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uando si nomina questo metallonobile, si evocano immediata-mente ricordi romantici, dram-

mi, avventure d'altri tempi e le follie col-lettive delle corse all'oro in California,Alaska, Australia. Questi episodi hannoavuto un'importanza storica considere-vole nell'ultima metà del secolo scorso,non tanto per il rapido apporto di ne-

chezza, cosa che pure a volte si è verifica-ta, quanto per le migrazioni di massa inpaesi praticamente deserti.

La corsa all'oro esemplare, e la piùnota, fu quella della California, che co-minciò nel 1848 e raggiunse il massimovigore nei due decenni che seguirono.Dapprima vi parteciparono i pochi ame-ricani che vivevano nella regione, in con-

seguenza delle prime sensazionali sco-perte nelle valli del fiume Sacramento edei suoi affluenti. Per qualche anno, qua-si tutte le attività cessarono: i contadiniabbandonavano i campi già pronti per ilraccolto, i soldati disertavano e perfino imarinai lasciavano le navi da trasporto eda guerra per correre alla Sierra Neva-da! Alla fine del 1848, circa diecimila

uomini stavano scavando con il picconee la pala i piacer e i filoni quarziferi.Usavano la bateia, una specie di largascodella dal margine svasato, e con que-sto primitivo strumento separavano l'o-ro dalla sabbia o dal quarzo frantumato,mescolando il tutto con acqua. Muoven-do opportunamente la bateia a circoli, ilmateriale sterile esce con l'acqua daibordi, mentre l'oro, che è più pesante,resta sul fondo.

Durante l'anno seguente, il 1849, lacorsa ai campi d'oro si estese e gli Argo-nauti (come vennero chiamati) si muove-vano dalla costa atlantica per raggiungerela costa pacifica attraversando l'immensocontinente con i lenti carri, oppure si im-barcavano sulle navi lungo la rotta diCapo Horn o quella dell'istmo dell'Ame-rica Centrale. Dall'Europa, s'imbarcava-no ogni giorno per l'America un migliaiodi emigranti; altre navi partivano dalleHawaii, dall'America Latina, dalla Cina,dalla Russia e perfino dalle isole Marche-si. Giunti in California, questi Argonautiincontravano altre difficoltà prima di rag-giungere la regione aurifera, ma la spe-ranza di una rapida ricchezza, unita alsenso di euforia connesso con l'abbando-no della vecchia vita tediosa e le fortiinibizioni delle loro comunità tradiziona-

li, generavano negli emigranti una ribaldaallegria. Cantavano:

Oh, California,That's the land for me!I am going to SacramentoWith a washbowl on my knee.

(Oh, California, questo è il paese per me!Io vado nella valle del fiume Sacramento,con la bateia sulle mie ginocchia).

Tanto entusiasmo era giustificato?Almeno per i primi anni, la risposta èaffermativa. Prima di iniziare la corsa al-l'oro, il retaggio di questi uomini era lavita dura dell'agricoltore. Per chi lavora-va sotto padrone, due o tre dollari al gior-no erano una buona paga, mentre «tradiecimila uomini che lavoravano agli sca-vi, nell'autunno del 1848, soltanto pochinon riuscivano a racimolare almeno ventidollari al giorno, e centinaia potevanovantare scoperte favolose. Jacob Leese equattro compagni fecero 75 000 dollari intre mesi nella valle del fiume Yuba, usan-do il piccone e la pala. William Daylorscavò 15 000 dollari in una settimana; alParks Bar il ricavo medio per uomo era di100 dollari al giorno...» (F. Riesemberg,Jr.); e non mancavano i ritrovamenti spet-tacolosi di grosse pepite pesanti anchequalche chilogrammo; una famosa pepi-ta, The Monumental, aveva un peso di

circa 7 chilogrammi; il suo valore, a queltempo (a 20 dollari all'oncia troy) era di4500 dollari. Ma questa pepita appare unnano rispetto alle molte, di oltre 70 chilo-grammi, trovate a fior di terra in Austra-lia. Per quanto riguarda l'ammontarecomplessivo dell'oro prodotto in Califor-nia prima del 1900, si fa la cifra di unmiliardo di dollari di quel tempo, calco-lando 20 dollari all'oncia. Ai prezzi deiprimi mesi del 1982 (circa 300 dollariall'oncia, ovvero 10 dollari al grammo) lastima sale a 15 miliardi di dollari.

L'oro prodotto dai giacimenti dellaCalifornia e da quelli simili in altri paesiproduttori è visibile a occhio nudo e quin-di si può separare dalle rocce sterili che locontengono con procedimenti meccaniciabbastanza semplici; ma le cose si compli-cano quando le pagliuzze d'oro sonotroppo piccole per essere visibili a occhionudo. Bisogna allora ricorrere per l'estra-zione a sistemi chimici, il più comune deiquali è il processo di cianurazione, intro-dotto nel 1887 da Y. S. MacArthur e R.W. e W. Forest, nel quale si usa una solu-zione debole (0,01 - 0,10 per cento) dicianuro di potassio equivalente. Il cianurodi potassio è un composto di formulaKCN estremamente velenoso anche inpiccole quantità; al principio di questo

L'oro invisibileLa scoperta di giacimenti con corpuscoli d'oro di dimensioni inferioria due micrometri e analizzabili solo al microscopio elettronico o conmetodi chimici ha iniziato una nuova fase dell'esplorazione aurifera

di Giancarlo Facca

Cercatori d'oro della California verso la fine del secolo scorso. L'uomo inprimo piano usa il gold pan (la bateia), che è una specie di scodella sva-sata: vi si mettono la sabbia o il quarzo triturato e si colma d'acqua, me-scolando bene. Con un movimento rotatorio o facendo oscillare lo stru-mento, si facilita la sedimentazione dell'oro, che è più pesante, al fondodella scodella. Poi, inclinando con cura lo strumento e facendolo oscilla.

re, si eliminano l'acqua e i granelli di roccia, si concentra e si raccogliel'oro rimasto al fondo. In secondo piano, un pozzo rudimentale e, a de-stra, il long tom: un canale di legno lungo da 2 a 4 metri e largo da 30 a 60centimetri, munito di traverse o di scanalature. Il minerale è mosso lungoil piano inclinato da una lenta corrente d'acqua e l'insieme viene rime-scolato di continuo. L'oro viene trattenuto dalle scanalature del fondo.

Un dispositivo per la concentrazione dell'oro nei giacimenti tipo pia-cer (giacimenti di età in genere recente, di natura piuttosto semplice,che hanno un'origine alluvionale). Un canale porta l'acqua, che muo-ve la grande ruota, da un livello più alto del torrente. Un ingranaggiofa girare il primitivo agitatore della vasca, nella quale un minatoregetta ciottoli e sabbia del giacimento, provvedendo continuamente al

rimescolamento. Un secondo canale porta l'acqua necessaria perasportare le parti più leggere della torbida, la quale viene a sua voltaconcentrata nello sdrucciolo munito di scanalature trasversali, che èpossibile vedere in primo piano. Il disegno, realizzato da H. C.Smith, è tratto dal volume Geology of Northern California, unapubblicazione curata dalla California Division of Mines and Geology.

36

37

MOUNT DANABACINO

DELSAN JOAQUIN

MONOVALLEY

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MOUNT WHITNEY

OWENSVALLEY

TONNELLATEMETRICHE

PAESE

SUDAFRICA

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CANADA

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USA 36,4

TOTALE PARZIALE 1118,4

ALTRI PAESI 426,6

TOTALE 1545,0

DICCO

SILT E DICCHI

DICCO

BATOLITE GRANITICO

1

ROCCIA INCASSANTE

GRANITO

I giacimenti d'oro sono correlati alle intrusioni granitiche penetrate nei livelli relativamentesuperficiali della crosta terrestre. Le dimensioni di un batolite granitico, cioè di una grandemassa di magma, sono enormi: i batoliti si estendono su migliaia, alcuni addirittura su milioni dichilometri quadrati. Il batolite della Sierra Nevada, che è all'origine dei giacimenti del MotherLode, è lungo circa 1000 chilometri da nord a sud e largo circa 200 da ovest a est. Si è formatocon apporti di magma, che si sono intrusi l'uno nell'altro, in fasi successive, durante circa 100milioni di anni, dal Giurassico superiore al Cretaceo superiore (da 160 a 60 milioni di anni fa). Inuna fase geologica successiva, l'erosione ha spianato parte della roccia incassante e parte dellostesso batolite, ormai in superficie (si veda anche l'illustrazione in alto nella pagina a fronte).

Nei primi anni della corsa all'oro in California, i piccoli gruppi di minatori usavano utensili rudi-mentali: la bateia, la pala, il piccone. Spesso scavavano pozzi e gallerie poco profondi: è qui rappre-sentato un pozzo azionato a mano. Anche questo disegno è tratto da Geology of Northern California.

ROCCE RIOLITICHE

secolo, però, fu scoperto in Germania unmetodo economico per produrre il cianu-ro di sodio, che ora è generalmente usato.Anche questo composto è molto velenosoe, come il cianuro di potassio, rende solu-bili l'oro e l'argento. La chimica delle rea-zioni tra il minerale e il cianuro è moltocomplessa, perché oltre all'oro e all'ar-gento reagiscono altri elementi e compo-sti. Tenendo conto soltanto della reazionecon l'oro, che trasforma il metallo nativoin sale solubile, l'equazione chimica è:

VULCANO CON LA CAMERAMAGMATICA E IL CONDOTTOVULCANICO

4Au + 8NaCN + 0 2 + 2H204NaAu(CN) 2 + 4NaOH

La soluzione viene trattata con polveredi zinco, che fa precipitare l'oro:

NaAu(CN) 2 + 2 NaCN + Zn + H20Na2Zn(CN) 4 + Au + H + NaOH.

Il minerale viene polverizzato e sele-zionato con macchine di vario tipo; anchei processi meccanici, come quelli chimici,

vengono modificati continuamente, alfine di ottenere un alto recupero del me-tallo, riducendo la mano d'opera; il trat-tamento avviene senza soste.

To ro è molto diffuso in natura: l'acquaT 'oro del mare, per esempio, ne contiene0,065 grammi per tonnellata (6 parti permiliardo); poiché il volume dell'acqua deimari e degli oceani è molto grande, anchela quantità totale dell'oro è enorme, ma anessuno può venire in mente di estrarrel'oro dall'acqua dell'oceano, per lo menonon con le tecniche attualmente in uso.Un minerale d'oro, anche usando le tec-niche più recenti e tenendo conto deglialti prezzi attuali, deve contenere in me-dia una decina di parti per milione pertutto il giacimento e di 50-70 parti permilione nelle zone più redditizie: questisono i dati per la miniera di Carlin. Que-ste quantità segnano il limite inferiore diun minerale d'oro, cioè di una roccia dallaquale l'oro può essere estratto con profit-to. Il contrasto medio tra il contenuto inmetallo di un giacimento marginale e laroccia non mineralizzata è di 2500; peresempio, una normale roccia granitica haun contenuto d'oro di 4 parti per miliar-do, mentre il limite inferiore di un giaci-mento sfruttabile è un contenuto di metal-lo di 10 parti per milione; il contrasto(cioè il rapporto tra giacimento e roccianormale) è 10 parti per milione diviso 4parti per miliardo, cioè 2500. In altreparole, la roccia di un giacimento sfrutta-bile contiene in media 2500 volte più orodelle rocce non mineralizzate. R. Kerriche B. Fryer hanno riportato recentementefattori di concentrazione di circa 15 000in alcune miniere canadesi.

Si possono distinguere cinque tipi prin-cipali di giacimenti auriferi (i nomi

dei tipi fanno riferimento in genere a unaminiera esemplare, oppure alla prima incui è stato identificato quel tipo): il tipoMother Lode (filoni di quarzo aurifero), iltipo Homestake Mine (giacimenti di so-stituzione selettiva), il tipo Witwaters-rand (oro in lamelle disperso in silice), iltipo piacer (giacimenti alluvionali) e iltipo Carlin (oro in granuli o lamelle sub-microscopici, invisibili).

Presenteremo qui una breve descrizio-ne di ciascun tipo di giacimento, per avereuna visione d'insieme dei vari tipi di mi-niere d'oro. Per evitare ambiguità, è op-portuno però chiarire il significato di al-cuni termini. Prima di tutto, che cosa siintende con il sostantivo «minerale». Isignificati possibili sono due: il primo in-dica un elemento o un composto chimicodi composizione definita, normalmentecon una sua tipica forma cristallina. Peresempio, la pirite è un solfuro di ferro(FeS 2 ), di colore metallico brillante, gial-lo sul tipo dell'ottone; cristallizza in cubi,talvolta di notevoli dimensioni. La pirite èdetta anche «l'oro degli sciocchi», perchégli inesperti la confondono spesso con l'o-ro, a causa del suo colore. Del resto, spes-so la pirite è associata all'oro.

In un secondo senso, la stessa parola èusata per indicare la roccia, quasi sempre

eterogenea, che viene sfruttata in un gia-cimento minerario. I francesi usano dueparole distinte: minerai nel primo signifi-cato, minerai nel secondo. In italiano, siusa il termine «giacimento minerario»,che indica l'insieme dei minerali dai qualiè possibile estrarre con profitto una so-stanza utile. Il termine è quindi legato nonsoltanto alla natura del minerale, ma an-che alla quantità, al costo di estrazione ealle condizioni di mercato del mineraleche si sfrutta.

Per quel che riguarda la forma in cuil'oro si presenta in un giacimento, adotte-rò qui questi termini: «oro visibile»,quando l'oro si presenta disseminato nel-la roccia sotto forma di pepite, pagliuzze ogranuli visibili a occhio nudo: «oro fine»,quando l'oro può essere visto con unalente o sotto il microscopio, cioè si pre-senta in granuli o lamelle di dimensionimaggiori di due micrometri; «oro invisibi-le», quando i corpuscoli d'oro hannodimensioni inferiori a due micrometri epossono essere studiati soltanto usando ilmicroscopio elettronico e, naturalmente,con le indagini chimiche.

T a Sierra Nevada della California è costi-tuita da una serie di plutoni granitici,

che si sono intrusi in rocce metamorfichepiù antiche nell'arco di un lungo periododi tempo. Le più antiche intrusioni dellediverse masse di rocce fuse o semiliquidesono state datate a circa 200 milioni dianni fa, e quindi appartengono al Triassi-co; le più recenti sono datate a 80-90milioni di anni fa, cioè al Cretaceo.

La Sierra Nevada è una grande catenamontuosa tra la California e il Nevada,larga da 80 a 130 chilometri e lunga circa650. Culmina al Mount Whitney (4650metri) che fa parte di uno spettacolarepanorama montuoso, con cime oltre i4000 metri. Nella sua parte settentriona-le, il batolite è fiancheggiato a ovest dauna fascia metamorfica molto deformata,di età paleozoica e mesozoica. Il MotherLode (che significa «filone madre») at-traversa il cuore di questa fascia.

L'oro è contenuto in filoni di quarzo edè generalmente il solo metallo che abbiatenori economici, ma è accompagnato dapiccole quantità d'argento. I filoni diquarzo aurifero sono allineati in manieradiscontinua su una lunghezza di quasi 200chilometri, mentre le singole vene posso-no raggiungere una lunghezza di qualchechilometro e una larghezza di qualchemetro; i filoni sono in massima parte ver-ticali e sono stati lavorati in profonditàfino a 1500 metri.

Durante le ultime fasi della complessa elunga attività magmatica che ha originatoil grande batolite, i fluidi idrotermali mi-grarono verso la superficie lungo le fagliee le altre fessure della roccia e raffred-dandosi depositarono il quarzo e variealtre specie minerali, tra le quali anchel'oro e l'argento. Le vene e i filoni diquarzo sono molto numerosi, ma soltantouna piccola parte di essi contiene oro inquantità economica, con tenori superioria 20 grammi per tonnellata.

Quasi tutte le miniere del Mother

Lode sono abbandonate da decenni, mail numero di quelle che furono attive nelpassato è molto alto: molto spesso si tro-vano qua e là nelle montagne cunicoli,pozzi, o semplici scavi; le gallerie hannoperso la loro armatura di legno. Migliaiadi chilometri di gallerie formano un intri-co sotterraneo e raggiungono talvoltaprofondità superiori ai mille metri, comeper esempio la Kennedy Mine (ora parconazionale), che penetrava fino a 1500metri e aveva una rete di gallerie lunga200 chilometri.

T a Homestake Mine, nello stato ameri-cano del South Dakota, è stata sco-

perta nel 1877 e venne acquistata e mes-sa in produzione da George Hearst, ilcelebre magnate della prima ferroviatranscontinentale americana. Modestidepositi auriferi tipo piacer erano già sta-ti scoperti e sfruttati precedentemente acirca 90 chilometri dalla miniera diHomestake. L'oro veniva separato dalminerale per amalgama con il mercurio,processo con il quale si ricuperava sol-tanto una parte dell'oro; in seguito, siandò sviluppando il processo al cianuro,con il quale oggi si estrae normalmente il97 per cento dell'oro. Insieme all'oro siproduce anche l'argento, che ammontain peso a circa un quinto dell'oro.

La formazione più produttiva è statachiamata formazione di Homestake: unoscisto sideroplesitico-quarzitico (la side-roplesite è un carbonato di ferro e di

ALABAMAHILLS OWENS

VALLEYti

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magnesio di formula Fe CO 3 Mg CO 3 ). Loscisto è una roccia metamorfica che si di-vide facilmente in lastre sottili, come nelleardesie, che sono una forma differente discisti silicei. La formazione di Home-stake, che è stata alterata dall'azione idro-termale, è del Precambriano ed è stataintrusa da anfiboliti (rocce a scarso con-tenuto di silice) alla fine del Precambria-no (cioè oltre 570 milioni di anni fa) e darocce ricche in silice di composizione gra-nitica e sienitica del Terziario, circa mez-zo miliardo di anni più tardi.

Abbiamo visto che le zone mineralizza-te si trovano specialmente nella forma-zione di Homestake, che è uno scisto asideroplesite e quarzo. Le specie minerali

La tabella riporta le stime, per l'anno 1980.della produzione di oro in tutto il mondo.

SAN JOAQUINVALLEY

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Il blocco granitico della Sierra Nevada. Il batolite si allunga da sud a nord; ha pendenzerelativamente dolci verso la Great Valley della California a ovest. A est precipita per faglia inuna profonda fossa, il graben limitato dalla Sierra ValleN e dalla O» ens Valley. Il graben ècostellato da bellissimi laghi. tra i quali il più esteso, e per molti il più bello, è il lago Tahoe.Verso est il graben è limitato da un'altra catena montuosa parallela, meno elevata, ma con moltecime al di sopra dei 3000 metri. Le cime più alte della Sierra Nevada superano i 4000 metri.

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NEVADA

SACRAMENTO

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119°120° 118°

TRIASSICOGIURASSICOCRETACEO

80-90

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130-150

160-180

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Geologia della Sierra Nevada, in California, da Geology of Northern California. Le diversecolorazioni indicano l'età delle rocce in milioni di anni prima del presente, precisata nella legenda.

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ZONE AURIFERE

DISTRETTI CON MINIERETIPO MOTHER LODE

DISTRETTI CON MINIEREo TIPO PLACER

FASCIA DELLAMOTHER LODE

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dello scisto sono state sostituite da quar-zo, clorite e arsenopirite per l'azione idro-termale connessa alle intrusioni di mag-ma ; nella aree più mineralizzate, lo scistoè stato completamente trasformato in unaroccia densa di colore verde scuro o nero,costituita essenzialmente da clorite o dabiotite (una mica) ricristallizzata; l'arse-nopirite è disseminata nella roccia inmodo non uniforme.

Questo primo stadio di sostituzione deiminerali e i due successivi sono caratteriz-zati dal fatto che i nuovi minerali nonhanno riempito fessure o fratture preesi-stenti, nelle quali i fluidi idrotermali pos-sono depositare le sostanze in soluzione.Le vene di alterazione sono dovute alrimpiazzamento delle specie minerali esi-stenti prima delle intrusioni magmatiche;ripetiamo che queste vene non sonoriempimenti di spazi aperti, sebbene sitrovino in zone di dilatazione delle rocce.

Il quarto e ultimo stadio di mineralizza-zione è connesso alle intrusioni magmati-che di età terziaria che hanno mineraliz-zato specialmente la formazione Dead-wood, del Paleozoico più antico.

Ognuno di questi processi geochimicipuò aver messo in posto l'oro nelle zo-ne adatte.

Riassumendo, la miniera di Homestakeha due formazioni aurifere principali: laformazione Homestake e la formazioneDeadwood. La prima è costituita da roccesedimentarie metamorfiche del Precam-briano, datate 2,5 miliardi di anni fa. Essasi è mineralizzata nel Cambriano, il pe-riodo più antico del Paleozoico, per sosti-tuzione selettiva.

La formazione Deadwood è del Cam-briano ed è stata mineralizzata, anch'essaper sostituzione selettiva dei minerali,dall'attività idrotermale connessa a intru-sioni magmatiche del Terziario: le duemineralizzazioni sono separate nel tempoda circa 500 milioni di anni!

Nella miniera di Homestake, l'oro èvisibile a occhio nudo soltanto in casieccezionali; come norma, le particelled'oro si vedono bene al microscopio; igeologi di lingua inglese parlano in que-sto caso di fine gold, che si può tradurrein italiano con «oro microscopico». Il let-tore si domanderà come mai la minierasia stata scoperta da quei rozzi cercatori,che certamente non andavano sul terre-no con il microscopio. La risposta è sem-plice: il minerale veniva trattato conmercurio per ottenere l'amalgama d'oroe mercurio. L'amalgama veniva riscalda-to in apposite storte, dove il mercuriovolatilizzava, per essere poi ricuperatosotto forma liquida per raffreddamento.Nell'antichità, l'amalgama veniva filtratoin una sacca di pelle di camoscio, sepa-rando così i due metalli.

Le formazioni aurifere della miniera diHomestake contengono circa 100 partiper milione d'oro.

Nel tipo Witwatersrand, il minerale ècostituito da un conglomerato di

ciottoli di quarzo, ognuno dei quali ha undiametro di qualche centimetro. Questiciottoli sono saldati insieme da un cemen-

to siliceo. L'oro è mescolato a pirite ed èdisperso nel cemento siliceo. Le lamelled'oro sono molto piccole: hanno appenaqualche micrometro di lunghezza e quindisono invisibili a occhio nudo. Per fare unesempio, hanno dimensioni dell'ordine diquelle dei batteri e quindi, come i batteri.sono visibili al microscopio normale, il cuilimite di visibilità è di due micrometri.

Il giacimento principale è quello diWitwatersrand. I tenori medi sono bassi(da 7 a 12 parti per milione), ma aumen-tano considerevolmente in un conglome-rato a ciottoli più grossi, il Main Reef. Inrealtà non si tratta di reef nel significatoproprio del termine, che si usa per indica-re la scogliera corallina: il vocabolo vieneusato nel Witwatersrand per i conglome-rati auriferi. perché questi, estremamenteduri, sono stati erosi dagli agenti atmosfe-rici molto meno degli strati che li accom-pagnano. e quindi sporgono al di sopradel terreno circostante. I conglomeratigrossolani comprendono molti strati,ognuno dello spessore di parecchi metri(pay streak). Il reef di Witwatersrand siallunga per 180 chilometri; altri reef sitrovano nel Transvaal e nell'Orange.

L'origine del giacimento è oscura. In unprimo tempo, si è pensato che si trattassedi un piacer fossile, e si avevano buoniargomenti a favore di questa ipotesi. In-fatti, il conglomerato aurifero è chiara-mente un deposito alluvionale ; inoltre, laserie stratigrafica si mantiene costanteanche su lunghe distanze, indipendente-mente dai filoni di diabase o da faglie chel'attraversano. D'altra parte, l'oro si trovaentro i cristalli di pirite, o sulla loro super-ficie; per di più, è associato a molti altriminerali, come pirrotite, cobaltite e mi-che, generalmente di altra origine. Inol-tre, l'oro penetra talvolta anche nelleminutissime fessure dei ciottoli del con-glomerato. Si pensa ora che Witwaters-rand sia un antico giacimento d'oro allu-vionale, che in un'epoca geologica piùrecente subì l'azione di soluzioni idroter-mali. In altre parole, i conglomerati sa-rebbero stati mineralizzati una prima vol-ta nel Paleozoico e una seconda volta nelTerziario, durante i periodi di raffredda-mento di due diverse intrusioni graniti-che. Secondo l'espressione di Raguin, «ilgiacimento è un piacer metamorfizzatonel corso dei tempi».

I giacimenti del Rand sono sfruttati conmacchinari e tecniche molto moderni.Varie centinaia di migliaia di lavoratorinegri lavorano nel sottosuolo (fino a 2500metri di profondità) e in superficie. Fino ache il prezzo dell'oro è stato fermo a 35dollari all'oncia, le miniere erano redditi-zie soltanto perché le paghe dei minatorierano basse; oggi, con il prezzo oscillanteintorno ai 300 dollari l'oncia troy (circa10 dollari al grammo). l'Unione Sudafri-cana. che è il maggior produttore d'orodel mondo, ha entrate molto cospicue.

T giacimenti tipo piacer sono molto-i- comuni; in linea generale, la quantitàd'oro di una singola area non è grande,anche se la produzione complessiva puòraggiungere cifre degne di nota. Tanto

Zone aurifere della Sierra Nevada. Nell'area occidentale della fascia aurifera venne scopertoper caso il primo giacimento da alcuni operai che scavavano un canale di alimentazione perun mulino ad acqua. Cominciò così, nel 1848, la corsa all'oro della California. Per circa tren-t'anni si ottennero produzioni ingenti, poi. a poco a poco, i giacimenti redditizi si esaurirono ela ricerca dell'oro si spostò quasi completamente in altri stati. Ora l'esplorazione ha assuntouna forma diversa: nel Nevada e in California si sono scoperte diverse miniere di oro invisibile.Il singolo gruppetto di pochi uomini ha ceduto il passo alle grandi compagnie minerarie, cheimpiegano ingenti capitali nell'esplorazione e nello sfruttamento meccanico delle miniere.

40

41

0 CHILOMETRI

Struttura delle rocce precambriane nella zona della miniera di Homestake. La formazioneHomestake è indicata in colore. Le altre formazioni sono indicate dalle sigle: Poorman, PMF;Ellison, EF; Northwestern, NWF; Flagrock, FRF; Grizzly, GF. I grandi ammassi intrusivi delTerziario sono in grigio scuro. I grandi ammassi anfibolitici sono in grigio chiaro. Le faglie sonoindicate da linee tratteggiate. Non sono indicati invece gli strati del Cambriano, i piccoli corpiintrusivi del Terziario, i piccoli corpi anfibolitici e i conglomerati del Terziario. La colonnastratigrafica è formata dall'alto, come segue: conglomerati terziari, quaternari e recenti (almeno30 metri); discordanza; rocce intrusive terziarie; formazione Deadwood del Cambriano (100-160metri); discordanza; rocce intrusive precambriane; rocce sedimentarie precambriane: formazioniGrizzly (1000 metri o più), Flagrock (1500 metri); discordanza; Northwestern (1300 metri),Ellison (1000-1500 metri), Homestake (70-100 metri), Poorman (700 metri o più). L'illustrazio-ne è rielaborata a partire da un originale di A. L. Slaughter della Homestake Mining Company.

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GRANITO DIHARNEY PEAK

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IN PREVALENZA DIORIGINESEDIMENTARIA

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CONTATTOGEOLOGICO

per citare un esempio, i placer dell'Ore-gon hanno contribuito alla produzionetotale dello stato per più della metà.

L'origine di questi depositi è semplice:le acque dei torrenti e dei fiumi che attra-versano un'area tipo Mother Lode (oqualsiasi altra area dove il minerale auri-fero affiora in superficie) erodono il mi-nerale e lo trasportano a valle. In moltipunti l'acqua rallenta la sua corsa verso ilpiano e deposita i sedimenti che ha tra-sportato a valle: ciottoli, sabbie e argilla.L'oro, che è più pesante (peso specifico di19,33, mentre il peso specifico del quarzoe del granito è di circa 2,3 -3,5), deposita

per primo, e si forma così un giacimentosecondario. In linea generale, quindi, iplacer sono di età recente, perché altri-menti sarebbero stati erosi. In certi casi,però, il placer originario è stato protettodall'erosione da altre rocce, che si sonodepositate al di sopra dei ciottoli o dellesabbie del giacimento fluviale. Tanto perdare un esempio di questo tipo di giaci-menti «salvati dalle acque», citiamo an-cora le pendici occidentali della SierraNevada: più in alto nella Sierra, vi è lalunga fascia del Mother Lode, che affio-rava già nel periodo Terziario e venivaerosa dai numerosi torrenti che scorreva-

no a ovest, verso il mare che allora occu-pava la Great Valley della California.Durante l'Eocene (circa 50 milioni di annifa), grandi eruzioni vulcaniche copersero dilava una vasta regione; gli antichi fiumicambiarono il loro corso e i sedimenti flu-viali non subirono più l'erosione, che ripre-se soltanto in un tempo prossimo al nostro.Dove i torrenti sono riusciti a incidere unavalle, erodendo la lava, i vecchi ciottoliauriferi rividero la luce, dopo tanti milionidi anni. Questi giacimenti vennero lavoraticon nuove tecniche. I minatori disgregava-no il conglomerato di ciottoli e le altre roccecon potenti getti d'acqua, che veniva inca-nalata in manufatti, talvolta molto grandi,atti a separare l'oro. Più comuni di questipiacer fossili sono quelli recenti, formatisidurante l'attuale ciclo erosivo.

Molti dei fiumi che erodono i massiccigranitici trasportano piccole quantità d'o-ro. In Italia, sono aurifere le sabbie dimolti fiumi piemontesi, specialmentequelli che scendono dalla catena del Mon-te Rosa. Sono invece filoniani (del tipoMother Lode) i giacimenti delle minieredi Pestarena, presso Macugnaga, e diFeuillaz in Val d'Aosta. Queste miniere,di modestissima importanza, sono stateabbandonate molti anni fa. Ricordiamociperò che i fenici e gli antichi greci conside-ravano l'Italia una regione aurifera altempo di Omero (700-800 anni a.C.).Plinio, poi, riporta che nel primo secolod.C. era proibito impiegare nel Vercellesepiù di 5000 uomini nel lavaggio delle sab-bie aurifere.

a miniera di Carlin, nello stato del Ne-vada, fu la prima miniera sfruttante

un giacimento aurifero contenente sol-tanto oro invisibile. Nel distretto auriferodi Lynn, al quale appartiene Carlin, l'orofu scoperto per la prima volta nel 1907. Inseguito, per molti anni, si ebbe una pro-duzione sporadica da numerosi piccoligiacimenti tipo placer e da scisti silicei delPaleozoico (formazione Vinini dell'Or-doviciano). Il minerale aurifero venivascavato in superficie o a profondità mode-sta, con scarso successo. L'oro era visibilee quindi facilmente recuperabile anchecon la bateia. I lavori successivi dimostra-rono che anche a piccola profondità nonesiste oro invisibile. Nel 1960 venne pub-blicato un rapporto di un geologo dell'USGeological Survey, R. J. Roberts, chedescriveva gli allineamenti di rocce osser-vabili nel distretto di Lynn. La compagniamineraria Newmont prese nota del rap-porto é già l'anno seguente mandò i suoigeologi a rilevare la zona. Questo lavorodi terreno portò all'individuazione di unazona ritenuta favorevole. I diritti minerariappartenevano a un vecchio minatore,che per anni aveva cercato l'oro con imetodi tradizionali, ma non era mai riu-scito a vedere «colori», cioè, nel gergominerario, non aveva mai potuto vedereal fondo della sua bateia la minima pa-gliuzza del metallo in quell'area. Egli fuben contento di vendere i suoi diritti perduemila dollari a «un tizio di passaggio»,che era, naturalmente, un agente dellaNewmont.

I lavori di esplorazione procedetterovelocemente: la Newmont perforò ungrande numero di pozzi carotati: già ilterzo pozzo mostrava all'analisi l'oro invi-sibile con tenori industriali a piccola pro-fondità. In totale furono perforati, carota-ti e analizzati complessivamente circa200 000 metri di roccia. I pozzi dimostra-rono che lo strato mineralizzato avevauno spessore variabile da qualche metro atrenta metri. La profondità del giacimen-to si aggirava sui 130 metri con un volumecomplessivo di 11 milioni di tonnellate econ un tenore medio di 0,32 once troy pertonnellata, il che equivale nel sistemametrico a 10 parti per milione. Poichénell'industria mineraria e nel commerciodell'oro si continua a usare il sistema in-glese di misure, diamo i valori equivalentinel sistema metrico. Una oncia troy (danon confondere con l'oncia avoirdupois)corrisponde a 31,1 grammi. Una tonnel-

, lata avoirdupois equivale a 1016 chilo-grammi. Quindi 0,32 once troy -per ton-nellata sono 9,95 grammi d'oro per1 016 000 grammi, cioè, arrotondando,10 grammi d'oro ogni milione di grammi(una tonnellata) di minerale, quindi circa10 parti per milione. In conseguenza, laprima valutazione della quantità totaled'oro indicava la cifra di 3,52 milioni dionce troy, cioè, arrotondando, 110 ton-nellate metriche di metallo. Al prezzod'allora (35 dollari all'oncia, cioè 1,10dollari al grammo), il valore complessivodell'oro era dunque stimato a 120 milionidi dollari.

La Newmont decise di esplorare lazona di Carlin nel 1961; appena quattroanni dopo, nel maggio 1965, la prima ca-rica d'oro della fornace di fusione versavaun ruscello rutilante d'oro puro.

Per giungere a questo risultato, lacompagnia aveva speso dieci milioni didollari; ma già alla fine del primo annodi operazioni regolari Robert Fulton,che aveva diretto la difficile e complessarealizzazione, comunicò che la produ-zione dell'anno ammontava a sette mi-lioni di dollari.

A cinque anni dall'inizio. Carlin lavo-rava 2500 tonnellate di minerale al giornoe ricavava annualmente una quantità d'o-ro che, al prezzo attuale oscillante attornoai 300 dollari l'oncia, corrisponde a circa90 milioni di dollari.

La scoperta dell'oro invisibile a Carlinindusse altre compagnie a intraprenderel'esplorazione sistematica di una vastazona lungo lo stesso allineamento geolo-gico. Furono così scoperte le miniere diGold Acres, Cortez, Bootstrap e Get-chell, tutte nelle Roberts Mountains,come Carlin. L'esplorazione continua nelNevada e in altri stati americani. Le com-pagnie tengono naturalmente segreti irisultati, ma talvolta filtra qualche notizianon ufficiale. Si dice che una compagniaabbia individuato nel Nevada un giaci-mento dieci volte più importante del gia-cimento di Carlin. Inoltre, la Homestakeha comunicato ufficialmente la scopertadi un giacimento in California, a una di-stanza di circa cento chilometri a nord diSan Francisco.

Abiamo già parlato dell'abbondanzadell'oro in natura, ma a questo punto

della discussione è utile fornire qualchecifra supplementare. In media, le roccedella crosta terrestre contengono 0,004parti per milione di oro; le differenze traquesta cifra media e quella dei vari tipi dirocce (naturalmente senza considerare igiacimenti sfruttabili) sorprendono per laloro piccola entità: 0,005 parti per milio-ne per le rocce ultramafiche e i calcari;0,004 per i basalti, le granodioriti, i grani-ti e le argille; le acque dei fiumi contengo-no soltanto 0,002 parti per milione di oro,cioè la metà della media della crosta ter-restre.

Il problema geochimico dell'origine deigiacimenti auriferi consiste quindi nel-

ROCCE IGNEEINTRUSIVE DI ETÀTERZIARIA

ROCCESEDIMENTARIEDEL PALEOZOICO,DEL MESOZOICO EDEL TERZIARIO

l'individuare i processi naturali atti a tra-sportare e a concentrare l'oro, da rocceche ne contengono quantità insufficienti,ad altri ambienti geologici.

Nei giacimenti secondari tipo placer ilproblema è semplice, come si è visto, per-ché si parte da rocce già ricche in oro; isemplici processi dell'erosione e dellaconcentrazione per gravità, dovuti all'a-zione delle acque superficiali, spieganol'origine di questo tipo di giacimenti.

Per i giacimenti primari, le cose sonomolto più complicate; la comprensione dialcuni processi geologici e geochimici le-gati alla formazione dei giacimenti aurife-ri è dovuta a ricerche iniziate e perseguitedurante gli ultimi 25 anni; questo intensolavoro scientifico ha portato a nuove teo-

• CIMA DI MONTE

STRADA

La miniera di Homestake fa parte dell'importante distretto minerario dei Black Hills; si ritieneche nel distretto, di cui è data qui la struttura geologica, si possano trovare nuovi giacimenti.

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43

Nella miniera di Homestake, la roccia veniva perforata a mano fino al 1900; attualmente si usano120 milioni di chilowattora per anno per azionare le innumerevoli macchine della miniera. Nellafotografia, è visibile una trivella ad aria compressa. Nel foro ottenuto, si fa poi brillare l'esplosivo.

Le pareti delle gallerie nella miniera di Homestake sono rinforzate, ma l'armatura di legno ha deipassaggi per l'acqua che penetra nel terreno. Essa viene quindi sollevata fino alla superficie.

Il lavoro della miniera richiede un continuo rifornimento di aria fresca anche nei livelli più pro-fondi. Inoltre, occorre pompare fino alla superficie le grandi quantità di acqua che percolano at-traverso la roccia. Si vedono in fotografia installazioni di pompaggio della miniera di Homestake.

Una gabbia degli ascensori che trasportano uomini e minerali a Homestake. Le quattro fotografiedi queste pagine sono riprodotte per gentile concessione della Homestake Mining Company.

rie sulle intrusioni magmatiche, sul tra-sporto e la concentrazione dei minerali esoprattutto sui movimenti e le caratteri-stiche geochimiche delle soluzioni acquo-se calde. Malgrado tanti progressi, moltidubbi e molti punti oscuri offuscano an-

cora la visione d'insieme; come conse-guenza, il progresso nei metodi di esplo-razione non è ancora neanche lontana-mente paragonabile a quello raggiuntonella ricerca del petrolio, che è alla vettadella sofisticazione scientifica e tecnica;

anche altri settori minerari sono ben piùavanzati, come dimostrano molte scoper-te spettacolari di nuovi giganteschi giaci-menti di altri metalli. Bisogna però ag-giungere subito che la scoperta e lo svi-luppo industriale dei giacimenti d'oro in-visibile ha trasformato quest'industria inmodo profondo.

L'esplorazione aurifera non è più li-mitata al colpo di fortuna del ricercatoreprimitivo, talvolta un po' aiutato dall'in-tuizione dei geologi. La scoperta di Car-lin ha iniziato una nuova fase: l'esplora-zione con metodi scientifici, al di là delpotere dei sensi.

I fatti principali che conosciamo sonogià stati esposti in parte nelle pagine pre-cedenti; cercherò ora di riassumerli inmodo più sistematico, anche se lo spaziomi obbliga ad accennare soltanto in modomolto sommario ad alcune importantiricerche teoriche di geochimica, in parti-colare a quella di Helgeson e dei suoiallievi, che lavorano all'Università dellaCalifornia a Berkeley.

Cominciamo dalle più ovvie osserva-zioni geologiche, già intuite o conosciuteda molto tempo.

T giacimenti auriferi possono trovarsi in-11- ogni tipo di roccia, come già apparedalla descrizione precedente dei tipi digiacimenti. Si conoscono giacimenti in-cassati in rocce plutoniche, altri entrorocce vulcaniche, o sedimentarie, o me-tamorfiche, appartenenti a età diversis-sime. L'età e la petrologia delle rocce in-cassanti sono di interesse locale, ma nonci possono dire molto sull'origine deigiacimenti.

Ciò che sappiamo di sicuro è che l'oroproviene in ultima analisi da rocce mag-matiche. Infatti, essendo un elementopesante, ben difficilmente poteva far par-te della crosta terrestre durante i primistadi della sua formazione. L'oro dovevaessere più abbondante nel mantello, cioèla parte della Terra che sta tra il suo densonucleo di ferro e la crosta, dalla quale èseparato dalla discontinuità sismica diMohorovièiè. Il mantello è composto damateriali simili a quelli delle meteoritiferrose e quindi la sua composizione èeterogenea. Fino a circa trent'anni fa, leconoscenze sul mantello erano moltoscarse: si credeva allora che la sua compo-sizione fosse uniforme e omogenea e chela sua partecipazione ai grandi processigeologici della crosta fosse trascurabile: ilmantello era considerato inerte e pocointeressante. Ma gli studi recenti hannofatto piazza pulita di quelle vedute. I pro-gressi relativi agli strumenti e ai metodigeofisici, lo studio geologico sistematicodegli oceani e la nuova visione dell'asset-to generale dei continenti, progressi chetutti insieme hanno portato alla rivolu-zione scientifica della tettonica a zolle,hanno rivelato che il mantello è eteroge-neo e che si muove, lentamente, ma con-tinuamente. Il mantello forma nuova cro-sta terrestre nelle grandi rughe da cuisgorga la lava nel fondo degli oceani,mentre riassorbe al margine dei continen-ti pezzi della «vecchia» crosta, trasportati

al di sotto della discontinuità di Mohoro-vièiè. I grandi fatti geologici a scala plane-taria, come il vagabondare delle zolle con-tinentali, i movimenti delle rocce fusenella crosta terrestre e l'incessante for-mazione e distruzione delle montagnesono dovuti in ultima analisi all'attivitàdel mantello.

Il fenomeno geologico che spiega lamigrazione degli elementi pesanti dalmantello alla crosta terrestre è indicatodal termine generale «attività ignea», chedesigna tutti i processi inerenti alla fusio-ne delle rocce, cioè la trasformazione daroccia a magma. L'attività ignea determi-na due specie di processi: il vulcanismo,che consiste nell'eruzione in superficie dimagma, e il plutonismo. cioè l'intrusionedi magma profondo nelle rocce sovrastan-ti, dove si raffredda e si solidifica. Lacomposizione chimica delle rocce deriva-te dal raffreddarsi delle lave vulcaniche equella delle rocce plutoniche raffreddate-si in profondità è molto simile, mentremolto diverso è il loro aspetto; il magmache le origina è costituito da silicati fusi,nei quali la silice ha in generale valoricompresi tra il 45 e il 70 per cento in peso.I magmi e le rocce che ne derivano sidicono «acidi» quando hanno un alto con-tenuto di silice e «basici» quando il con-tenuto in silice è basso. Una classificazio-ne molto semplificata delle rocce igneecomprende tre tipi principali di magma edi rocce vulcaniche e plutoniche che nederivano: «magma acidi» (per esempio lerocce granitoidi e i graniti nella serie in-trusiva, rocce riolitiche in quelle effusi-ve); «magma intermedi», con contenutoin silice attorno al 60 per cento, dai qualiderivano per esempio le andesiti e le daci-ti nella serie effusiva, le dioriti e le sienitiin quella intrusiva; «magma basici» (silice45-60 per cento circa) da cui derivano lerocce effusive basaltiche e le rocce intru-sive ultrafemiche, le peridotiti e i gabbri.

Le rocce plutoniche provenienti dalmantello hanno trasportato l'oro nellacrosta terrestre e devono quindi essereconsiderate l'origine prima e lontana deigiacimenti auriferi. L'oro è diffuso nelmagma; esso deve uscirne per essere con-centrato e questo avviene per azione dellesoluzioni acquose calde. Poiché la quanti-tà media dell'oro è circa la stessa tantonelle rocce magmatiche quanto in quellesedimentarie, i giacimenti possono esseredovuti alla concentrazione dell'oro con-tenuto in qualsiasi tipo di roccia, anche intenori inferiori alla media (4 parti permiliardo). Nei giacimenti idrotermali l'o-ro non è mobilizzato dall'acqua, ma dasoluzioni acquose calde. E poiché il con-tenuto in acqua del magma è molto basso,attorno al 5 per cento, le rocce fuse ten-dono ad assorbire l'acqua piuttosto che alasciarla sfuggire verso le rocce incassanti.Ciò è stato definitivamente provato negliultimi 25 anni mediante lo studio degliisotopi dell'idrogeno e dell'ossigeno e pervia sperimentale ed è ormai un puntofermo della geochimica. Ma queste solu-zioni devono essere calde e per questo siparla di fenomeni idrotermali, usandouna parola composta dal greco.

T a temperatura dell'acqua circolante nel-' le rocce è dunque il fattore più impor-tante nell'origine dei giacimenti auriferi eargentiferi, come di altri, specialmente disolfuri (rame, piombo, zinco, uranio, fer-ro ecc.). Perché calde? La risposta a que-

sta domanda, formulata in termini cosìgenerali, è molto complicata; ma, perquanto ci interessa, è sufficiente esporrealcuni fatti generali ormai ben noti, alme-no nelle linee generali e in modo semi-quantitativo.

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v vv v v

v v vv v i

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+ -h+ +

0

1000

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6000

ARBONIFERO

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ELSBURG REEF

QUARZITI

KIMBERLEYREEF

QUARZITI

BIRD REEF

QUARZITI

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QUARZITI

BASAMENTOGRANITICO

PALEOZOICO PALEOZOICOSILICEO DI TRANSIZIONE

PALEOZOICO CONROCCE CARBONATICHE

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(-s) INESTRA"\./ IF;II CARLIN

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,_1) FINESTRAJ. D.

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O CHILOMETRI 30

La miniera di Carlin e le altre miniere vicine. Le «finestre» di Paleozoico carbonatico sonoindicate dalle zone in colore. La figura è stata rielaborata da un lavoro di D. M. Hansen e Kerr.

In generale, la temperatura della crostaterrestre cresce con la profondità. Fino apoche decine di anni fa, si disponeva diben poche misure utilizzabili della tempe-ratura in profondità, dove le variazioniannue della temperatura del suolo nondisturbano più, almeno nelle aree dove leacque superficiali si muovono molto len-tamente. Oggi le cose sono cambiate, per-ché la quantità di dati va aumentandorapidamente. Possiamo ormai utilizzaredecine di migliaia di misure tanto del gra-diente di temperatura quanto del flusso dicalore. Limitiamoci a parlare in modosommario del gradiente: la media di tuttele misure indica un gradiente di 3 gradicentigradi per cento metri. Vi sono peròaree fredde, dove il gradiente è minore epuò essere perfino negativo (e altre doveil gradiente supera 1 grado centigrado permetro), almeno per alcune centinaia dimetri di profondità. Il calore dei fluidiprodotti da pozzi perforati nelle aree cal-de può essere ed è sfruttato per produrreelettricità e per molti altri usi; questa spe-ciale attività mineraria è l'oggetto dell'in-dustria geotermica, che ha rivelato moltifatti importanti per la comprensione dellagenesi dei giacimenti idrotermali.

Due sono le sorgenti principali che for-niscono calore alla crosta terrestre. La piùimportante è la conduzione di calore dalmantello di rocce sottostanti alla discon-tinuità di Mohoroviéié, dove la tempera-tura è di circa 1000 gradi centigradi a 200chilometri di profondità nelle zone cen-trali dei continenti e a 900 chilometri nel-le corrispondenti zone degli oceani. Ilcalore del mantello è fornito dall'attivitàradioattiva del mantello superiore solidoe degli altri involucri dell'interno dellaTerra, ivi compreso il nucleo, per il qualesi valuta una temperatura di 6000 gradicentigradi al centro della Terra.

Poiché le rocce del mantello superiorehanno una temperatura vicina al punto difusione, una diminuzione della pressionepermette il passaggio dallo stato solido aquello liquido, con la conseguente mobi-lizzazione del magma verso gli strati supe-riori della crosta terrestre. A loro volta, ifluidi contenuti in quest'ultima si riscal-dano ulteriormente, aumentando così laloro capacità di dissolvere le sostanze del-le rocce attraverso le quali circolano, e nerisultano le soluzioni idrotermali. Queste,circolando nelle rocce incassanti, finisco-no con il raffreddarsi; una parte delle so-stanze disciolte si cristallizza e si deposita,generando talvolta i giacimenti minerari,quando questi processi geochimici avven-gono nell'ambiente geologico adatto: illoro volume è piccolo, poiché anche i piùgrandi occupano meno di 4 chilometricubi. Come abbiamo già visto, anche igiacimenti auriferi primari appartengonoalla grande famiglia dei giacimenti idro-termali.

Serie stratigrafica del giacimento di Witwaters-rand, Sudafrica. I reef sporgono dal terrenocircostante perché sono molto duri e quindimeno soggetti all'erosione. Questi conglome-rati costituiscono gli strati più mineralizzati.

L'oro è poco solubile e forma moltodifficilmente composti. Spesso si trovaallo stato nativo o sotto forma di lega conaltri metalli, specialmente l'argento. Èspesso associato a giacimenti di altri mi-nerali, specialmente quelli di solfuri diferro e di rame, sotto forma di oro nativo.Un'altra parte notevole di tutto l'oroestratto è un sottoprodotto dei giacimentidi solfuri.

Malgrado quest'associazione dell'oroai giacimenti di solfuri, l'oro non è statomai trovato in natura come solfuro, anchese i suoi cristalli sono cresciuti insiemecon quelli di piriti e di altri solfuri, chehanno sostituito i cristalli di quarzo nellesue vene. In questo caso, l'oro e i solfuri sisono depositati dopo il quarzo; ma in altrevene le tre specie minerali (oro, solfuri equarzo) si sono cristallizzati nello stessotempo. Questi e altri fatti dimostrano chel'oro è giunto al suo luogo di deposizionein soluzioni acquose calde ed è precipitatoin particolare a seguito del loro raffred-damento. In certi casi, però, e in modoparticolare quando la roccia incassante èstata molto alterata, un aumento dell'aci-dità delle soluzioni (cioè una diminuzionedel pH) può essere un fattore altrettanto opiù importante.

Helgeson ha calcolato l'ordine di gran-dezza della massa trasportata nella for-mazione di un giacimento d'oro di dimen-sioni rispettabili. Come esempio, per pre-cipitare una vena di quarzo alta 300 me-tri, lunga 300 e spessa 30 centimetri, con-siderando che la soluzione idrotermale da300 gradi centigradi si raffreddi a 200gradi centigradi, occorrono 2,3 x 108tonnellate di soluzione. Assumendo chela soluzione sia satura in oro, si deposita-no circa 4,3 tonnellate d'oro e 13 000tonnellate di pirite insieme al quarzo.Assumendo inoltre un flusso di 280 metricubi al giorno, basterebbero 2000 anniper formare il giacimento e la velocità diflusso della soluzione nella vena sarebbedi 0,2 centimetri al minuto.

Nelle soluzioni idrotermali, con tempe-rature da 200 a 300 gradi centigradi, l'oroesiste sotto forma di complessi - princi-palmente di oro e tellurio, come calave-rite (Au2Te4), silvanite (Ag2Au2Te8),krennerite (AusTe 16) ecc. - e di colloidi,cioè sospensioni di particelle molto picco-le, al di sotto di 2 micrometri, che possonoessere rivestite da una pellicola di mate-riale organico.

Lo studio dei fenomeni geotermici hafatto progredire notevolmente le nostreconoscenze su tutti i giacimenti idroter-mali, compresi quelli d'oro. Alcuni depo-siti silicei o travertinosi formatisi attornoalle sorgenti calde contengono oro in con-centrazioni notevoli; a Steamboat Springs(Nevada) D. White ha trovato 10 partiper milione di oro e 400 parti per milionedi argento e A. Grange riporta 2 parti permilione di oro e 120 di argento in undeposito della Nuova Zelanda. Weiss-berg, effettuando un riassunto di tutti idati relativi alle zone termali della NuovaZelanda, è giunto a conclusioni che siaccordano con i raffinati studi teorici diHelgeson.

Cerchiamo ora di riassumere i fattiprincipali sulla genesi dei giacimenti

d'oro invisibile. Il susseguirsi dei processiè schematizzato dal seguente modellogeologico-geochimico, che appare chiaronelle grandi linee, mentre comprendemolti punti poco noti nei particolari.

Una massa magmatica, presumibil-mente granitica, si intrude nella crostaterrestre a una profondità di 8-15 chilo-metri. Le rocce nelle quali si intrudevengono alterate e diventano più o menoimpermeabili, sia per la deposizione diminerali (specialmente silice) nelle fessu-re e fratture, sia per la trasformazionedelle specie chimiche esistenti in altre.Contrariamente a ciò che si pensava finoa poche decine di anni fa, il magma nonfornisce soluzioni acquose alla rocciaincassante, ma avviene piuttosto il con-trario: la roccia fusa assorbe fluidi dall'e-sterno.

Il magma però ha temperature di 500--800 gradi centigradi e quindi riscalda laroccia circostante e i fluidi in essa conte-nuti. Se la roccia è sufficientemente per-meabile, i fluidi caldi, che sono meno den-si, si muovono verso l'alto o lateralmente,seguendo le vie di maggiore permeabilità.Si forma così un sistema convettivo, concorrenti che si muovono verso l'alto,compensate dalla discesa di fluidi piùfreddi. Il processo convettivo continuafino a che il magma fornisce calore inquantità sufficiente. I fluidi continuano asciogliere le sostanze minerali, fino a di-venire sature entro i limiti della tempera-tura, della pressione e delle quantità equalità delle specie chimiche presenti nel-le soluzioni. Infine, dove le correnti con-vettive incontrano una barriera imper-meabile, la pressione e la temperaturasono inferiori e le soluzioni idrotermalidepositano una parte delle sostanze solu-bili, riempiendo a mano a mano le fessuree gli altri spazi dove circolano.

Questo modello spiega a grandi linee ifatti essenziali relativi all'origine dei gia-cimenti idrotermali: il passaggio in solu-zione delle specie chimiche che nelle roc-ce incassanti erano allo stato cristallino oamorfo; il loro trasporto verso l'alto; infi-ne, la cristallizzazione e la concentrazionedelle specie chimiche contro una barrieradi impermeabilità o in superficie.

Oltre a questi processi di natura fisico--chimica, il modello spiega anche i piùimportanti fatti geologici legati ai giaci-menti idrotermali: l'evidente vicinanza dimasse magmatiche intruse; la loro errati-ca geometria; l'insediarsi della maggio-ranza di essi in profondità. che l'erosionepuò progressivamente diminuire, anchefino a riportarli alla luce.

JG. Wargo, vicepresidente della San

• Francisco Mining Associates, ha for-nito nuovi particolari interessanti sullastoria della scoperta della miniera di Car-lin in un articolo pubblicato nel 1979 sullarivista «Mining Engineering». Nello stes-so articolo. Wargo anticipa l'evoluzionedella ricerca di nuovi giacimenti dellostesso tipo. Per quanto si riferisce allascoperta di Carlin, mi sembra opportuno

citare direttamente dal suo testo: «Nel1961 - scrive Wargo - Robert B. Fulton eJohn Livermore, della Newmont, se-guendo un'idea ispirata da una pubblica-zione dell'US Geological Survey, scelseroun'area dove affioravano strati geologicipiù antichi dei circostanti (finestra geolo-gica), per nuovi lavori di ricerca. La sceltasembra essere stata fatta pensando che lafinestra fosse dovuta a un sollevamentodovuto all'intrusione di rocce plutonichein profondità». Le rocce intruse potevanoaver originato la mineralizzazione.

«Dopo un periodo di rilevamento e diraccolta di campioni, si passò a un pro-gramma di perforazione e il terzo pozzopenetrò uno strato dello spessore di 20metri, che all'analisi dava 34 grammi pertonnellata (1,0 once per short ton). Que-sto risultato segnò l'inizio della miniera diCarlin e di una corsa all'oro con lo scopodi ritrovare depositi dello stesso tipo.

«La scoperta di Carlin, e, pochi anni

dopo, di Cortei, indussero a mettere l'ac-cento sulla relazione spaziale, se non ge-netica, dell'oro con la faglia di sovrascor-rimento delle Roberts Mountains, faglialegata a una delle più importanti strutturedel Nevada centrale. L'erosione selettivaha rimosso una parte delle rocce dellafalda superiore, mettendo in luce gli straticarbonatici della falda inferiore. Questaformazione era la roccia entro la quale sitrovavano i minerali d'oro delle minieredi Carlin e di Cortei. Il primo modellogrezzo, non raffinato, era perciò basatosu: (1) la presenza della faglia di sovra-scorrimento delle Roberts Mountains, e(2) la presenza di una finestra che esponein superficie rocce carbonatiche della fal-da inferiore.»

Questo rozzo modello guidò un certonumero di compagnie minerarie nellascelta di nuove aree di ricerca e quasi tuttele finestre furono esplorate perforandopozzi di ricerca. Alcune finestre risulta-

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ZONA SILICIZZATA

Schizzo di Hansen e Kerr (modificato) di parte del grande scavo che permette di utilizzare ilminerale d'oro della miniera di Carlin a cielo aperto. Lo scavo raggiunge una profondità di circa 180metri. Sulla parete, si vede la faglia di sovrascorrimento delle Roberts Mountains (linea tratteg-giata con triangolini in colore). Si noti la ripetizione delle serie sopra e sotto la figlia. I triangoliindicano la direzione della faglia, che ha portato il Siluriano (sr) al di sotto delle rocce più antichedell'Ordoviciano (0v: formazione Vinini). La doppia linea tratteggiata indica la faglia di nord-est.

LOCALITÀ ORO ARGENTO

CHAMPAGNE POOL, WAIOTAPI 8 175

BOTOKAWA (POZZO) 70 30

OHAKI POOL, BROADLANDS 85 500

BROADLANDS (POZZO) 55 200

Concentrazioni di oro e argento in alcuni sinter della Nuova Zelanda, in parti per milione.

50

FORMAZIONEPOPOVICH

DELDEVONIANO

FORMAZIONEDELLE

ROBERTSMOUNTAINS

DELSILURIANO

ROCCESILICIZZATE

ALLABASE

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rono essere blocchi slittati per gravità,«una sorpresa per i geologi, cui parevache i loro pozzi passassero dalle roccedella falda inferiore a quelle della faldasuperiore».

La scoperta di Carlin diede l'avvio a unprogramma federale di incentivi per laricerca di metalli scarsi negli Stati Uniti,come l'oro, l'argento, il platino, lo stagno,l'antimonio, il bismuto, il nichel e il tanta-fio. In un primo tempo, si diede prioritàalla ricerca dell'oro. Il Geological Surveye l'Ufficio Minerario pubblicarono nume-rosi studi, che misero in luce gli aspettigeologici e geochimici più importanti deigiacimenti tipo Carlin. Le analisi di cam-pioni di rocce raccolti nel corso di studiprecedenti indicarono un'importanteanomalia d'oro e questi dati portaronosubito alla scoperta del giacimento diCortez, ora esaurito, che produsse 26 400chilogrammi d'oro.

Un nuovo programma per i metalli«strategici», che naturalmente compren-de anche l'oro, è ora in corso di approva-zione da parte del Congresso degli StatiUniti e costituisce un punto importantedel programma governativo.

Le nuove informazioni sull'oro invisibi-le hanno permesso di formulare un mo-dello genetico più raffinato, che è statogià esposto con alcune modificazioni nellepagine precedenti. Wargo lo espone sin-teticamente in questo modo: la mineraliz-zazione è dovuta a processi idrotermaliguidati da strutture geologiche anteriori ela precipitazione dell'oro avvenne perebollizione della soluzione idrotermale eper le reazioni della roccia ospite in pre-senza di minerali carbonatici e sulfurei.L'oro in granuli estremamente minuti sitrova nei cristalli di pirite e di altri solfurie con il carbone.

Il lettore osserverà che il modello dame adottato accentua l'importanza delraffreddamento delle soluzioni, mentrenella rapida sintesi di Wargo si dà mag-giore importanza all'ebollizione, cioè al-l'effetto del diminuire della pressionenegli strati più alti. È ovvio che ambedue iprocessi possono entrare in gioco; non mimeraviglierei se in futuro si dimostrasseche in alcuni giacimenti prevale l'ebolli-zione e in altri il raffreddamento.

Dal punto di vista della ricerca, gli studisvolti specialmente a Carlin hanno mo-strato la cruciale importanza delle asso-ciazioni geochimiche. Disgraziatamente,composti di mercurio e d'arsenico nonformano un alone regolare attorno al gia-cimento e si trovano in quantità moltovariabili. Bisogna ricordare a questo pro-posito che le dimensioni spaziali dei gia-

Stratigrafia della miniera di Carlin, nel Neva-da. La successione stratigrafica, dall'alto albasso, comprende la formazione Popovich delDevoniano, con calcari stratificati, dolomitici,fossiliferi, con qualche strato di dolomite; unadiscordanza a silt e argille silicizzate, con bari-te; la formazione delle Roberts Mountains, consilt argillosi o dolomitici, talvolta mineralizza-ti, alterati e silicizzati. Lo strato mineralizzato(in grigio scuro) fa parte di questa formazione.

cimenti scoperti sono piccole: Carlin co-pre un'area inferiore a 1,5 chilometriquadrati; anche se si scoprissero in futurogiacimenti di maggiore estensione, peresempio di 10 chilometri quadrati, a scalageologica, l'obiettivo sarebbe sempre dif-ficile per la sola esplorazione geochimica.

Tentiamo ora di indicare i metodi dik ricerca che saranno adottati nel pros-

simo futuro. Per un lungo periodo, le ri-cerche verranno continuate nei distrettiminerari che già hanno avuto produzioned'oro anche da piccoli giacimenti; in que-ste aree, le probabilità di scoprire nuovigiacimenti di tipo tradizionale (piacer,Mother Lode, Homestake, Witwaters-rand) sono minime, almeno nei paesi piùpopolati. La ricerca, quindi, punterà ver-so i possibili giacimenti di oro invisibile,simili, anche se non uguali, a quelli diCarlin, ma con caratteristiche geologichedifferenti. Il primo passo nell'esplorazio-ne continuerà a essere quello geologico,che può indicare le aree dove possonoessere avvenute intrusioni magmatichenel passato prossimo o remoto, o anche intempi recenti. La geologia può indicare lanatura geologica delle rocce nelle quali lemasse plutoniche si sono intruse.

Le informazioni geologiche di maggiorinteresse comprendono: l'età e la petro-grafia della massa intrusa; l'età e la petro-grafia delle rocce entro cui le rocce pluto-niche si sono intruse; le caratteristichetettoniche contemporanee all'intrusione;le caratteristiche tettoniche attuali; lapermeabilità delle rocce ospiti, tanto nelpassato quanto attualmente; la profondi-tà del giacimento che si spera di trovare;infine lo studio sistematico delle manife-stazioni geotermiche, attive e fossili.

È chiaro che la geologia non può rag-giungere i suoi obiettivi con la sola os-servazione delle rocce affioranti in su-perficie, estrapolando poi in profondità.Anche nell'esplorazione aurifera, comein quasi tutti i settori dell'esplorazionemineraria moderna, il geologo e il geofi-sico devono procedere nella più strettacollaborazione, tanto che non è possibiledelimitare i confini tra i due metodi diindagine. È vero che per il momento imetodi geofisici sono poco o punto uti-lizzati nell'esplorazione aurifera; ma nel-la nuova fase di ricerca, che ha perobiettivo principale la scoperta di giaci-menti d'oro invisibile, la geofisica assu-merà importanza determinante. Già iraffinati metodi geofisici di uso correntepossono essere utilizzati per ottenereinformazioni preziose sulle intrusioniantiche, recenti e in atto. Le indaginigeochimiche già forniscono un validis-simo aiuto nella comprensione dei fe-nomeni geotermici, che sono certamentelegati alla genesi dei giacimenti tipo Car-lin. Il campo d'azione delle tecnichegeofisiche attuali risulta invece limitatodalla piccola dimensione dei giacimentiauriferi, che sono anomali a scala geolo-gica. Bisognerà quindi stimolare l'im-maginazione dei geofisici, così flessibilee feconda, verso lo sviluppo di nuovetecnologie strumentali e teoriche.

Da pochi decenni, tutti i settori dell'e-splorazione mineraria vanno trasfor-mandosi rapidamente sotto l'impulsodella rivoluzione geochimica. che in uncerto senso ricorda la rivoluzione geofi-sica iniziata subito dopo la prima guerramondiale.

I giacimenti d'oro, come abbiamo giàdetto, sono anomalie geochimiche moltopiccole; anche le sostanze che accompa-gnano l'oro, come l'arsenico e il mercurio.già comunemente utilizzate nella prospe-zione e nella valutazione dell'oro, forma-no attorno ai giacimenti aloni mal definitie possono servire soltanto nella fase pre-liminare della ricerca. La pirite, specieminerale associata all'oro nei giacimentitipo Carlin, è troppo comune e diffusa edà soltanto indicazioni molto generiche.Si sente il bisogno di nuovi concetti; Hel-geson pensa che vi si possa giungere pervia teorica, specialmente studiando gliaspetti termodinamici che guidano la so-luzione, la mobilizzazione e la precipita-zione dell'oro e dei minerali che l'accom-pagnano nei giacimenti di oro invisibile.Wargo pensa che la comprensione dellastoria termale dei giacimenti progrediràspecialmente grazie allo studio geochimi-co delle miniere; da un punto di vista piùpragmatico, richiama l'attenzione suglialoni di calcite e di silice. Come si vede.Helgeson e Wargo tendono agli stessiscopi lungo vie confluenti.

poiché sono giunto alla fine di questoarticolo, mi sembra doveroso aggiun-

gere qualche ovvia osservazione sulle pos-sibilità di ricerca d'oro invisibile in Italia.Faccio questo con estrema riluttanza, per-ché non sono aggiornato sulla situazionedella ricerca in Italia e quindi corro il ri-schio di portare nottole ad Atene. Inoltre,non conosco di prima mano la situazionegeologica delle vecchie miniere e ben pocosono riuscito a racimolare dalla letteratu-ra. Invito quindi il lettore a leggere conestremo senso critico quel poco che dirò. Ilmio unico scopo è quello di stimolarel'immaginazione esplorativa dei colleghimeglio informati di me. Malgrado le mieinformazioni limitate, ricorderò alcuni fat-ti che mi lasciano perplesso.

Sappiamo che nell'antichità l'Italia eraconsiderata un paese con alta produzioned'oro: per molti secoli - probabilmentedall'VIII secolo avanti Cristo fino al mas-simo splendore dell'Impero Romano - glischiavi estrassero l'oro dalle sabbie deifiumi alpini e da qualche filone di quarzo.Abbiamo già ricordato la miniera di Pe-starena, dalla quale si estraevano piccolequantità d'oro fino alla fine della secondaguerra mondiale. Anche ora, del resto. siestraggono ridotte quantità d'oro dallesabbie del Ticino.

Queste attività non hanno più alcunaimportanza industriale; dimostrano peròche l'oro ha potuto sciogliersi, muoversi econcentrarsi in filoni; anche le piccoleminiere d'oro della zona di Carlin eranoesaurite da vari decenni, prima della sco-perta dell'oro invisibile.

Un altro punto che merita attenzione èl'esistenza delle intrusioni granitiche

mioceniche della Toscana; secondo Gior-gio Marinelli dell'Università di Pisa, esi-stono altre intrusioni simili della stessaetà o più recenti. Alcune di esse hannodato origine alle mineralizzazioni di sol-furi (mercurio del Monte Amiata, piritedi Boccheggiano). Alcuni dei grandicampi geotermici della Toscana e del La-zio hanno con ogni probabilità un'originesimile. Non so se siano stati fatti gli studigeochimici atti a rivelare l'esistenza del-l'oro invisibile nelle rocce incassanti e nel-lo stesso minerale sfruttato. Queste inda-gini vanno certamente consigliate e sideve ricordare che nella pratica oggicomunemente seguita si analizzano mi-gliaia di campioni prima di giungere a unadecisione negativa; le analisi, natural-mente. non devono essere limitate all'oroe ogni area richiede un programma geo-chimico ad hoc.

Consiglierei anche lo studio geochimi-co e petrografico delle carote e dei fluidiprovenienti dai pozzi geotermici già per-

forati o in perforazione, comprendendoanche i campioni dei pozzi spia per lamisura della temperatura. I programmi diquesto tipo richiedono tempo, pazienza elaboratori convenientemente attrezzati.

Dal lato positivo, bisogna notare il no-tevole sviluppo delle ricerche geologicheverificatosi specialmente negli ultimi ven-ti anni; l'alto livello raggiunto nel campodella petrografia e della vulcanologia,specialmente per merito della scuola fon-data da G. Marinelli dell'Università diPisa; il fiorire della geochimica, tanto teo-rica quanto applicata all'esplorazionemineraria, che si può dire introdotta esviluppata in Italia per merito di FrancoTonani, dell'Università di Palermo. Inconclusione. l'Italia ha geologi. petrogra-fi, geochimici e geofisici di alto livello edessi hanno a disposizione le attrezzaturepiù moderne. La fase preliminare dell'e-splorazione aurifera richiede soltantomodesti capitali, che presumo si possanofacilmente reperire.

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