Aarde houdt kopervoorraad diep onder de grond

Share Button

Koper is één van de elementen met de laagste bindingsenergie per nucleon, dus is energetisch erg voordelig. Er zou dus behoorlijk wat van moeten zijn. Toch wordt het metaal steeds schaarser. De reden: de aarde houdt koperafzettingen vast op tientallen kilometers diepte.

Koper zeer schaars
De continentale korst van de aarde is zeer koperarm. Al miljarden jaren. De gevolgen zijn erg vervelend. Volgens schattingen zal over zes jaar de wereldvraag naar koper het aanbod overtreffen. Door dit onderzoek weten we nu in ieder geval waar we nieuwe kopervoorraden kunnen vinden. Opmerkelijk genoeg was het team helemaal niet op zoek naar het gedrag van koper, maar wilde weten hoe zich de continentale platen vormden (waar zo ongeveer alle land, enkele vulkanische eilanden uitgezonderd, op ligt) en de oxidatiestaat van vulkanen. Een hypothese is namelijk dat de aarde in het begin van haar bestaan nauwelijks continenten had en dat de opmars van continenten begon toen de aarde miljarden jaren geleden een zuurstofatmosfeer kreeg.

Koper, een halfedelmetaal, komt heel af en toe als zuiver metaal voor, zoals hier.

Koper, een halfedelmetaal, komt heel af en toe als zuiver metaal voor, zoals hier.

Boogmagma
In hun zoektocht naar antwoorden stuitten ze op boogmagma’s, die een essentiële rol spelen in het recyclen van continentale platen en oceanische platen. Als de ene plaat onder de andere wordt gedrukt, gebeuren er twee dingen. De smeltende, zakkende plaat brengt zuurstofrijke korst en sedimenten in de mantel: de bron voor de boogmagma. Tegelijkertijd ontstaat een hete magmastroom omhoog die de zakkende plaat doet smelten en vaak boogvulkanen oplevert: de lichte, hete magma brandt zich dan een weg door de bovenliggende korst en vormen zo nieuwe continentale plaat. Deze plaat bevat veel vluchtige stoffen zoals water en kooldioxide.  Dit is ook een logische bron voor de zuurstof, meenden de onderzoekers. Ze stuitten echter op iets heel anders.

Xenolieten
Xenolieten zijn gesteenten die zich heel diep in de aarde vormen en tijdens vulkanische uitbarstingen naar boven komen. Als magma afkoelt vormen zich doorgaans als eerste, 50 km onder de aardoppervlakte, zwavelrijke pyroxeniet xenoliet. In plaats van zuurstof vonden ze echter sulfiden, zwavelatomen gebonden aan metalen als koper, nikkel en ijzer. Chemisch gezien is zwavel het zwaardere neefje van zuurstof en in een zuurstofrijke omgeving kunnen deze niet gevormd worden (er ontstaan dan sulfaten, waar ook zuurstof deel van uitmaakt).

Zinkend kopererts
Sulfides zijn zwaar en dicht en hebben daarom de neiging omlaag te zinken. Kortom: de aarde is rijk aan koper, maar dan wel op een onbereikbare plaats, tientallen kilometers in de diepte. We weten dat er in ieder geval op enkele plekken in de wereld koperafzettingen zijn. Klaarblijkelijk bestaan er bijzondere omstandigheden waardoor koper toch naar boven komt. De oorzaak is volgens het team dat als zich steeds meer koperrijk gesteente ophoopt, het verder de diepte inzakt, waar het wordt verhit en dan weer deel gaat uitmaken van de magmaboog. Metalen als koper en goud worden uit de gesteentematrix gedrukt en lossen op in de volatielen. Als deze vluchtige bestanddelen zich door breuken in het gesteente persen en uiteindelijk verdampen, blijven koper en goud achter.

Deze condities deden zich voor in de Andes en het westen van Noord-Amerika, inderdaad rijke bronnen van kopererts. Andere mogelijkebronnen van onontdekte koperafzettingen zijn volgens de studie Siberië, Noord-China, Mongolië en delen van Australië.

En natuurlijk in asteroïden met een hoog metaalgehalte.

Bron
C.-T. A. Lee, P. Luffi, E. J. Chin, R. Bouchet, R. Dasgupta, D. M. Morton, V. Le Roux, Q.-z. Yin, D. Jin. Copper Systematics in Arc Magmas and Implications for Crust-Mantle Differentiation. Science, 2012; 336 (6077): 64 DOI: 10.1126/science.1217313

Share Button

Germen

Hoofdredacteur en analist (Visionair.nl) Expertise: biologische productiesystemen (master), natuurkunde (gedeeltelijek bachelor), informatica

Dit vind je misschien ook interessant:

3 reacties

  1. Paul.R schreef:

    Ook hier weer duidelijk een prachtig systeem, in dit geval van de aarde, die zich zelf kan recyclen. Gelukkig schuiven die platen wel langzaam over elkaar heen zo’n 8,5 cm gemiddeld per jaar. En sneller hoeft het van mij ook niet. Je zou tevens kunnen zeggen dat de vulkanen de funktie hebben om bij tijd en wijlen weer van het magma naar boven brengen. Wat mij dan opvalt in het verhaal hierboven is het volgende: De kracht waarmee de vulkanen werken, zou je verwachten dat ook oa het koper, dat wel zwaarder mag wezen, maar door de kracht ook naar boven zou komen. Want in het hart van de aarde is het toch ook een kolkende beweging van het magma, die daar ook zijn eigen kracht en niet te vergeten een hoge mate van druk bezit. Maar misschien heeft dat gegeven beduidend meer tijd nodig, denk in eeuwen, dus zullen we iets anders moeten vinden enof herontdekken welke metalen we kunnen gebruiken om koper te vervangen.

  2. antares schreef:

    De meeste metalen zijn hier op aarde terechtgekomen door inslagen vanuit de ruimte, in de loop van het bestaan van onze aarde. De omstandigheden waardoor het winnen ervan hier zo lastig is, zijn in het artikel al aangegeven. We hebben op aarde nou eenmaal met een klimaat te maken, en ook de bewegingen van de aardkorst spelen een grote rol. Op de maan gebeurde hetzelfde. De maan is echter niet actief, er is geen zuurstof, of andere vloeistof, en de metalen zullen dan ook op inslagdiepte worden gevonden, of verspreid over het oppervlak. Ontginning van de maan is een zeer lucratieve bezigheid voor de mens, astroiden dito, het is een kwestie van tijd voor we zover zijn, maar gaan doen we.

  3. piet schreef:

    heel goed verhaal heel interressanddsade zoiets

Geef een reactie

Advertisment ad adsense adlogger