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Biogenesi dell'oro - [Italian version]

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M
Matteo Oberto

I batteri giocano un ruolo fondamentale nella genesi di pepite di grandi dimensioni e nell'accrescimento di granuli d'oro. Questa breve presentazione vuole riassumere gli aspetti pi湛 importanti confrontandoli con le conoscenze attuali in merito e ponendo degli interessanti quesiti per la ricerca futura.

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Luglio 2018Esame di Geochimica Ambientale - Oberto Matteo - 2018 1 Ciclo biogenico delloro - Potenzialit nell'esplorazione ed estrazione mineraria 1 cm Australia (Ballarat) 279 oz (7,9 Kg) Urali (Miass, Russia) 0,42 oz (11,98 g) 1 oz (oncia) = 28,35 g 1 ozt (oncia troy) = 31,10 g @Bogni Giorgio, marzo 2018@LOR Deluy N17 Ciclo biogenico delloro ed esplorazione mineraria Sintesi delle principali tematiche relative al ciclo biogenico delloro, genesi di pepite biogeniche, esplorazione mineraria (geochimica dei sedimenti pesanti, biogeochimica, biosensing e bioleaching). [1] [2]
Luglio 2018 Esame di Geochimica Ambientale - Oberto Matteo - 2018 2 Ciclo biogenico delloro - Potenzialit nell'esplorazione ed estrazione mineraria Indice dei contenuti: - 1- Cenni teorici: ciclo biogenico delloro: 1 a- Introduzione; 1 b- Potenzialit del modello biotico: funzionamento dei biofilm; 1 c- Modello biotico e abiotico e confronto; 1 d- Influenza del modello biotico ed abiotico; 1 e- Il ruolo della vegetazione associata al ciclo biogenico delloro; - 2- Potenzialit nellesplorazione mineraria: 2 a- Geochimica dei sedimenti pesanti; 2 b- Geochimica dei suoli e terreni adiacenti i DAP; 2 c- Biosensing e riconoscimento dellassociazione batterica; - 3- Potenzialit nella estrazione mineraria: 3 a- Bioprocessing (Bioleaching); - 4- Conclusioni - 5- Bibliografia e sitografia @LOR Deluy N17 [3]
Luglio 2018Esame di Geochimica Ambientale - Oberto Matteo - 2018 3 Ciclo biogenico delloro - Potenzialit nell'esplorazione ed estrazione mineraria - 1- Cenni teorici: ciclo biogenico delloro: 1 a- Introduzione I batteri sono microrganismi unicellulari procarioti [5], posseggono alcune caratteristiche: Attivit metaboliche [5] Un certo numero esplica azione patogena, altri partecipan ai processi di degradazione enzimatica delle spoglie di animali e piante e ai cicli del carbonio, dellossigeno, dellidrogeno, dellazoto, dello zolfo, del ferro, del manganese, ecc. Morfologia [5] I batteri mostrano poche forme fondamentali [4]: sferica (cocchi), bastoncellare (bacilli), ricurva (vibrioni o spirilli). I batteri pi湛 piccoli sinora osservati (nanobatteri) hanno un diametro medio di 200-500 nm. [4]
Luglio 2018Esame di Geochimica Ambientale - Oberto Matteo - 2018 4 Ciclo biogenico delloro - Potenzialit nell'esplorazione ed estrazione mineraria Riproduzione e crescita [5]. I batteri si riproducono per divisione della cellula madre in due cellule figlie[6,7]. La cellula in procinto di dividersi aumenta di volume, poi comincia a restringersi in corrispondenza dellasse mediano, fino a separarsi in due nuove entit identiche [6]. Queste possono formare aggruppamenti caratteristici (catene, tetradi, filamenti, grappoli ecc.). Lintero processo ha una durata media di 20-30 minuti e dipende dalla specie batterica presa in esame [7]. [7][6] 6- dettaglio del momento in cui avviene la duplicazione del batterio (porzione inferiore dellimmagine). 7- colonia di batteri che ha attecchito su una superficie, detta biofilm.
Luglio 2018 5 Comunit batteriche [5] Il tipo di crescita prevalente negli ambienti naturali 竪 quello sessile. Quando lapporto di nutrienti 竪 limitato, i batteri tendono ad aderire a supporti solidi restando cos狸 stabilmente adesi allinterfaccia solido-liquido, dove si concentrano i nutrienti. Una volta stabiliti, i batteri secernono sostanze esopolisaccaridiche che li circondano, garantendone la coesione al supporto e tra di loro [5,8]. Lintero processo impiega da alcuni giorni a qualche settimana [5]. Genesi dei biofilm [8] Ciclo biogenico delloro - Potenzialit nell'esplorazione ed estrazione mineraria 8- attecchimento, espansione e riproduzione dei batteri sessili attraverso i biofilm.
Luglio 2018 6 Ciclo biogenico delloro - Potenzialit nell'esplorazione ed estrazione mineraria Legenda 9- Fotografie al SEM (microscopio elettronico a scansione) di biofilm sulla superficie di granuli doro provenienti da: A- Livelys find (Australia); B- Corrego Born Sucesso (Brazil); C- Australia, oro in nanofasi; D- Prophet Mine (Australia); (Figura numero 3 da Rea et alii., 2016) [9]
Luglio 2018 7 Cenni teorici: ciclo biogenico delloro 1 b- Potenzialit del modello biotico: funzionamento dei biofilm Legenda 10- Fotografie al SEM di biofilm sulla superficie di granuli doro: A,B- Crescita e sviluppo di biofilm su granulo doro dal 束black placer損, Arizona (A); Livelys find, Australia (B). C- Sezione del rim esterno di un granulo doro dal 束black placer損, Arizona (A); si noti la morfologia spugnosa e il colore grigio chiaro, indicativo di minor presenza di rame ed argento. (Figura numero 7 da Melchiorre et alii., 2018) [10]
1 2 3 4 5 6 1. Condizioni superficiali Insediamento di specie batteriche e crescita dei biofilm 5. Mobilizzazione delloro 6. Dispersione delle cellule Acinetobacter spp. Lysobacter sp. Duganella sp. Solubilizzazione delloro (S) Detossificazione dalloro (G) Resistenza alloro (M) 4. Turnover metabolico dei Complessi organici (O); Xenobiotici (X); Tossine (T); 3. Ciclo nutritivo C- fissazione(C) N2- fissazione (N) Nitrificazione (NI) Denitrificazione (D) 2. Produzione EPS (E) Auto-aggregation (A) Diaphorobacter sp. (S) Sphingomonas spp. (S, M) Methylobacterium sp. (S) C. metallidurans (G) D. adovorans (G) S. maltophilia (G) Achromobacter spp. (M) Halomonas sp. (M) Herbaspirillum sp. (M) Burkholderia spp. (M) Shewanella sp. (M) Acinetobacter spp. (M) Pseudomonas spp. (M) Ideonella sp. (M) Acinetobacter spp. (O) Burkholderia spp. (O) Pelomonas sp. (O) Pseudomonas spp. (O) Sphingobium sp. (O) Sphingomonas spp. (O) Arthrobacter sp. (X) Diaphorobacter sp. (X) Phenylobacterium sp. (X) Xanthomonas sp. (X) Methylobacterium sp. (T) Rhodobacter sp. (C) Beijerinckia sp. (N) Rhizobium spp. (N) Herbasiprillum sp. (N) Pelomonas sp. (N) Nitrobacter sp. (NI) Diaphorobacter sp. (NI, D) Acidovorax sp. (D) Achromobacter sp. (D) C. Metallidurans (D) S. Maltophilia (D) Pseudomonas spp. (D) Pseudomonas spp. (E) Burkholderia spp. (E) Methylobacterium sp. (E) Acinetobacter spp. (E) Sediminibacterium spp. (A) Rhodobacter sp. (A) Arthrobacter spp. Corybacterium sp. Deinococcus sp. Kocuria sp. Microbacterium spp. Micrococcus spp. Propionibacterium spp. Staphylococcus spp. Oro biogenico Oro secondario Batteri Gram positivi Batteri Gram negativi Composti organici Nano-particelle doro Complessi auriferi (modificato da figura numero 6 da Rea et alii., 2016) [9]
Luglio 2018 9 10- oro secondario disperso nei depositi auriferi superficiali: A: aspetto delloro secondario in granuli e pagliuzze macroscopiche; B: unico elemento doro in pepita (nugget), Australia; C: unico elemento doro in granulo (picker) (Arrowtown, Nuova Zelanda); si notino le tracce superficiali di ossidi di ferro e manganese, tipici indicatori di attivit batterica passata. (Figura numero 1 da Melchiorre et alii., 2018)[10] Ciclo biogenico delloro - Potenzialit nell'esplorazione ed estrazione mineraria
Concentrazione Dispersione Riconcentrazione Mineralizzazione aurifera primaria (DAP) (Au: 60-90 wt%) Oro secondario e batteriogenico (Au: 99 wt%) Biosolubilizzazione Trasporto Bioaccumulo Biomineralizzazione Biomineralizzazione Processi geochimici e geologici Formazione dei silica sinter Mineralizzazione a solfuri Mineralizzazione riduttiva Alterazione solfuri Bio-ossidazione e complessazione Apparati radicali vegetazione Meccanismi abiotici (tra cui: capillarit, convezione, diffusione) Precipitazione riduttiva Assorbimento passivo Nucleazione e cristallizzazione Fossilizzazione Sollevamento Diagenesi Metamorfismo Sedimentazione Genesi energia Genesi energia Batteri termofili e ipertermofili e Archea Batteri termofili e ipertermofili SRB (Thermodesulfobacterium spp.) e Archea (Archaeoglobus spp.) (T<400属C) Batteri ipertermofili H2 ossidanti (T. maritime) e Archea (P. islandicum, P. furious) (T<400C) Fe/S ossidazione Produzione cianuri Produzione amminoacidi Produzione tiosolfato Interazione vegetazione batteri: Essudazione radici, metabolismo Detossificazione Micronutrizione Genesi energia Utilizzo del ligando R. metallidurans, S. enterica, P. boryanum M. luteus, methanotrophic bacteria (?) G. metallireduces, R. metallidurans (?) Fe/S ossidanti (tiosolfato doro) (A. thiooxidans), SRB, complessi amminoacidi e cianurati doro Batteri: P. maltophilia, B. subtilis, E. coli Lieviti: C. utilis, S. cervisiae Attinomiceti: S. albus, S. fradiae Funghi: A. niger, F. oxysporum Funghi, lieviti e batteri (Pseudomonas spp.) C. violaceum, P. fluorescens, P. aeruginosa, P. putida, P. syringae, P. pecoglossicida, B. megaterium Funghi: (A. niger, F. oxysporum) e batteri (B. subtills, B. alvei, S. marcescens, B. megaterium) Fe/S ossidanti (A. thioparus), actinomycetes (S. fradiae), SRB (D. desulfuricans) Fe/S ossidanti (A. ferrooxidans, A. thiooxidans) Evento metamorfico Evento supergenico Evento idrotermale Esempio: conglomerati a ciottoli di quarzo in placer auriferi (Witwatersrand, Africa) (modificato da figura numero 1 da Reith et et alii., 2017) [11]
Luglio 2018Esame di Geochimica Ambientale - Oberto Matteo - 2018 11 1- Cenni teorici: ciclo biogenico delloro 1 c- Modello biotico e abiotico a confronto: dalla mineralizzazione primaria[12] al ritrovamento delloro negli ambienti superficiali sotto forma di oro secondario[13]. . @LOR Deluy N17 @LOR Deluy N17[12] [13] 12- Mineralizzazioni aurifere primarie (DAP) di bassa temperatura (T< 300属C). Lattivit batterica potrebbe risultare importante nella concentrazione di oro (T<400属C). 13- Oro secondario in cui contribuiscono sia il modello biotico che abiotico. Ciclo biogenico delloro - Potenzialit nell'esplorazione ed estrazione mineraria
Luglio 2018 Esame di Geochimica Ambientale - Oberto Matteo - 2018 12 Modello biotico (LE) Modello abiotico (LE) Modello abiotico (HE) Modello in cui le colonie batteriche (biofilm) sono determinanti per il ciclo biogenico delloro. Modello in cui la vegetazione, attraverso la capillarit, lessudazione dellapparato radicale, etc permette un arricchimento localizzato di oro. Modello in cui gli agenti esogeni permettono un arricchimento localizzato in oro. Inoltre nei momenti transienti tra gli eventi ad alta energia, i rim esterni si arricchiscono passivamente in oro (Ag-Cu leaching). Evento metallogenico Modello biotico (LE) Evento idrotermale, metamorfico, etc che genera il deposito aurifero primario (DAP). Colonie batteriche ipertermofile e resistenti ad ambienti ostili e profondi permettono un arricchimento localizzato in oro (deep biosphere). Arricchimento supergenico I granuli doro non solo si trovano arricchiti in depositi superficiali (DAS) ma hanno anche dimensioni maggiori rispetto la fonte primaria (DAP). Mineralizzazione aurifera primaria Oro secondario Modello biotico e abiotico[9,10] a confronto: Ciclo biogenico delloro - Potenzialit nell'esplorazione ed estrazione mineraria
Luglio 2018 13 1 2 2b 3 4 4b 5 Legenda: 1- Oro con morfologia simile alla mineralizzazione aurifera primaria (resti del DAP, DASe); 2, 2b- Oro simile morfologicamente a (1), maggiore attivit agenti esogeni (DASe-c, DASf); 3- Oro appiattito in pagliuzze (flakes) in ambienti ad alta energia a causa di stress esterni (corsi dacqua, battigia) (DASf, DASco); 4, 4b- Oro ripiegato a seguito di buckling in ambienti ad alta energia (DASf); 5- Oro di maggiori dimensioni a seguito di processi supergenici (abiotici HE s.s.). Focus: modello abiotico HE (componente attiva in ambienti ad alta energia: corsi dacqua, battigia) [14]. [14] Ciclo biogenico delloro - Potenzialit nell'esplorazione ed estrazione mineraria 14- granuli e pagliuzze doro influenzate dal processo abiotico ad alta energia (stress cinetici).
Luglio 2018 14 Granulo doro in cui i livelli pi湛 esterni a contatto con lambiente circostante reagiscono, disperdendo largento ed arricchendosi passivamente di oro. Granulo doro in cui 竪 attivo il processo descritto in 束b損 e localmente nelle depressioni, i biofilm agiscono fissando loro presente nei complessi circostanti. Le depressioni vengono nel tempo colmate. a b c Focus: Modello biotico LE[9,10,15]. (ambienti a bassa energia ed alta attivit batterica, caso 束a損 e 束c損) Processo abiotico HE Argento e rame estratti senza lausilio dellattivit batterica. (Ag, Cu leaching) Processo abiotico HE e biotico LE - Argento e rame estratti senza lausilio dellattivit batterica. - Oro biogenico presente (rim esterno). Processo biotico Oro, argento e rame estratti con lausilio dellattivit batterica. (Au, Ag, Cu bioleaching) Granulo doro in cui i biofilm tendono a passare in soluzione loro presente e disperderlo sotto forma di complessi nei fluidi circostanti. [15] Ciclo biogenico delloro - Potenzialit nell'esplorazione ed estrazione mineraria 15- schemi che riportano i principali risultati del modello biotico e abiotico sui granuli e pagliuzze doro.
Luglio 2018 15 Possibile depressione in cui si possono annidare colonie batteriche Minerali inclusi allinterno del granulo doro Nucleo interno del granulo doro Livelli esterni del granulo doro Livelli intermedi del granulo doro 97% Au; 2%Ag; 1% Cu 72% Au; 27%Ag; 1% Cu 68% Au; 30%Ag; 2% Cu Diversa composizione Contributo dei modelli: - M. Biotico a bassa energia; - M. Abiotico a bassa energia; - M. Abiotico ad alta energia. Contributo dei processi principali correlati allevento metallogenico. [16] Ciclo biogenico delloro - Potenzialit nell'esplorazione ed estrazione mineraria 16- sezione di un granulo doro in cui 竪 possibile osservare in sintesi le differenze chimiche della lega oro-argento-rame e il rapporto composizionale tra i bordi esterni (rim esterni), la porzione intermedia ed il nucleo. 15
Luglio 2018 16 Modello abiotico (a bassa ed alta energia)[9,17]: Modello in cui i granuli e le pagliuzze doro aumentano di dimensione grazie alle forze di attrazione deboli in ambienti ad alta energia, i quali permettono una maggiore percentuale di particelle aurifere a contatto nel tempo. Modello biotico[9,17]: Modello in cui i granuli e le pagliuzze doro aumentano di dimensione grazie alla precipitazione di oro biogenico nelle principali depressioni. Si genera una pellicola protettiva dalla futura lisciviazione del rame ed argento in lega, che riveste il granulo originario. Pro: - Ambienti costieri e fluviali favorevoli (ambienti ad alta energia); - Spiega le pepite trovate nei placer costieri (DASco) e fluviali (DASf); Contro: - Difficoltoso il calcolo delle probabilit; - La morfologia non mostra una chiara corrispondenza; - Gli esperimenti di laboratorio non forniscono un chiaro risultato. Pro: - Ambienti tropicali, subtropicali e temperati favorevoli; - Spiega le pepite trovate nei suoli lateritici in ambienti cratonici; - Spiega le pepite di argento e platino; - La morfologia 竪 mammellonare, sferoidale, ottaedrica. Contro: - Difficoltosi studi interdisciplinari, strumenti di analisi avanzati; - I batteri tendono a non lasciare traccia della loro presenza passata nel granulo doro influenzato; [17] Ciclo biogenico delloro - Potenzialit nell'esplorazione ed estrazione mineraria 17- nella seguente immagine sono riportate in sintesi i granuli doro risultanti da processi prevalentemente biotici (a sinistra) e abiotici (a destra).
Luglio 2018 17 Si noti come i DAS principali vengano affiancati da quelli prodotti dagli agenti esogeni con minore influenza. Agente esogeno dominante genera DAS principale Agente esogeno meno influente rielabora il DAS principale DASe-c DASfr DASfr-c DASg DASf DASf-c Canale attivo Sistema idrotermale aurifero DASe [18] Cenni teorici: ciclo biogenico delloro: 1 d- Influenza del modello biotico ed abiotico Ciclo biogenico delloro - Potenzialit nell'esplorazione ed estrazione mineraria 18- profilo longitudinale al versante in cui sono riportati i vari depositi auriferi secondari (DAS), generati dai prevalenti agenti esogeni locali. Loro presente, la sua dimensione e la sua concentrazione dipendono dal rapporto tra i processi abiotici e biotici e come variano nel tempo e nello spazio.
Luglio 2018 18 Trasporto eolico del fogliame Vegetazione ad alto fusto Caduta materia organica (fogliame, rami, frutti, semi, pollini, fiori, etc.) Deposito materia organica Infiltrazione acque meteoriche ricche in materia organica in complessi. Substrato roccioso con degradazione meteorica e alterazione chimica della mineralizzazione aurifera primaria. Risalita capillare: Chioma e fogliame; Fusto; Apparato radicale. orizzonte O orizzonte A orizzonte B orizzonte C orizzonte R Cenni teorici: ciclo biogenico delloro: 1 e- Il ruolo della vegetazione associata al ciclo biogenico delloro[9,10,19,20]; [19] Ciclo biogenico delloro - Potenzialit nell'esplorazione ed estrazione mineraria 19- profilo del suolo in cui 竪 possibile evidenziare localizzate porzioni di arricchimento in oro biogenico (giallo puntinato nero).
Luglio 2018Esame di Geochimica Ambientale - Oberto Matteo - 2018 19 Substrato con mineralizzazione primaria affiorante Suolo con i diversi orizzonti Lacqua infiltrante tende a discendere lungo il suolo e lungo il versante Lalbero riesce a portare verso la superficie Infinitesime quantit di oro in soluzione. Lalbero non viene in contatto con la mineralizzazione sottostante e la sua dispersione. Si genera un pennacchio di dispersione secondario Lungo la regolite si sviluppa il pennacchio di dispersione primario O A B C R [20] Ciclo biogenico delloro - Potenzialit nell'esplorazione ed estrazione mineraria 20- profilo longitudinale al versante in cui si evidenzia come la dispersione degli elementi caratteristici della mineralizzazione primaria (pathfinder) e delloro stesso sono anche influenzati dalla biosfera, oltre che dallidrosfera (direzione di flusso delle acque sotterranee). Porzioni in cui sono dominanti la lisciviazione chimica e batterica. Porzioni in cui sono dominanti il bioaccumulo e la bioprecipitazione.
Luglio 2018 20 2- Potenzialit nellesplorazione mineraria 2 a- Geochimica dei sedimenti pesanti [21,22] Nelle prime fasi speditive di prospezione 竪 possibile eseguire uno studio sulla frazione terrigena pesante, campionabile lungo i principali corsi dacqua. Essa evidenzia le possibili mineralizzazioni primarie a monte. Loro contenuto nei solfuri viene ritrovato tipicamente libero, in quanto questi ultimi sono facilmente alterabili e rilasciano il nobile metallo. [21] [22] Ciclo biogenico delloro - Potenzialit nell'esplorazione ed estrazione mineraria 21- setacciamento in colonna: una serie di setacci a maglie pi湛 fini verso il basso permettono di fornire uninformazione quantitativa sulle dimensioni dei principali minerali ricercati. Vi 竪 anche un primo approccio qualitativo sul terreno. 22- a seguito di una campagna di prospezione geochimica dei sedimenti pesanti 竪 possibile determinare ed ubicare il tenore calcolato dai campioni ed avere indicazioni sulla mineralizzazione primaria.
Luglio 2018 21 2- Potenzialit nellesplorazione mineraria 2 b- Geochimica dei suoli e terreni adiacenti i DAP [23,24] Lapplicazione di una campagna di campionamento del suolo a diverse profondit con metodi standard pu嘆 portare al collocamento spaziale del deposito ricercato e allinquadramento giacimentologico dello stesso (minerali costituenti, probabile tenore, dimensione del deposito, etc.). Di solito questa fase di prospezione 竪 preceduta dalla fase di geochimica dei sedimenti pesanti [21,22]; [23] [24] Ciclo biogenico delloro - Potenzialit nell'esplorazione ed estrazione mineraria 23- sezione longitudinale al versante in cui si evidenzia lanomalia chimica delloro in corrispondenza del campione pi湛 vicino alla mineralizzazione sepolta (ore). Con il termine 束wall rock損 si intende la roccia incassante. 24- i campioni vengono prelevati secondo istruzioni standard ed a profondit note, secondo la tipologia di campagna geochimica richiesta.
Luglio 2018 22 Biogeochimica Geochimica affioramenti Geochimica dei sedimenti pesanti Geochimica dei sedimenti lacustri Geochimica dei gas dei suoli Mineralizzazione primaria aurifera (DAP) Dispersione secondaria Dispersione primaria Geochimica acque sotterranee Geochimica incassante della mineralizzazione Alone di dispersione degli elementi pathfinder tipici della mineralizzazione Geochimica dei suoli e della regolite Suolo residuale Suolo non residuale Regolite [modificato 25] Ciclo biogenico delloro - Potenzialit nell'esplorazione ed estrazione mineraria 25- modello tridimensionale che evidenzia le relazioni spaziali tra la dispersione primaria e secondaria rispetto un deposito aurifero sepolto. Vi sono vari approcci di analisi geochimica applicabili.
Luglio 2018 23 2- Potenzialit nellesplorazione mineraria: 2 c- Biosensing e riconoscimento dellassociazione batterica (C. metallidurans) [9,10,11,26,27]; I biosensori sono dispositivi che utilizzano microorganismi per rilevare composti specifici; il legame del sensore, il quale di solito 竪 un enzima, si traduce in un cambiamento misurabile. Si potrebbero teoricamente utilizzare queste proteine specifiche per rilevare e quantificare immediatamente le concentrazioni di oro in campioni ambientali. Si possono rilevare valori di concentrazione delloro fino a 20 ppb con precisione di 2 ppb. Questa tecnica 竪 adottabile anche sul terreno. [26] [27] 26- sezione ultrasottile in cui si osserva Cupriavidus metallidurans con in dettaglio oro particolato nel citoplasma. 27- biofilm in cui 竪 presente C. metallidurans nella depressione di un granulo doro. Ciclo biogenico delloro - Potenzialit nell'esplorazione ed estrazione mineraria
Luglio 2018 24 3- Potenzialit nel settore minerario 3 a- Bioprocessing (bioleaching) [9,10,11]; Loro viene estratto dalla calaverite (AuTe2)[28], silvanite (Ag,Au)Te2, petzite (Ag3AuTe2) oltre che i solfuri [29];. - Biolisciviazione della pirite con Thiobacillus ferrooxidans; - Biolisciviazione delloro con Diaphorobacter sp. - Bioaccumulo delloro con C. metallidurans; [28] [29] 28- calaverite in matrice di quarzo, grandezza del minerale in fotografia circa un centimetro. 29- biofilm in cui 竪 presente T. ferrooxidans, il quale ossida larsenopirite e libera nel tempo loro.
Luglio 2018 25 4- Conclusioni Linfluenza dei microorganismi (archea, batteri, funghi, lieviti) sullaumento di dimensione delloro ritrovabile in ambienti superficiali (es. placer) e profondi (es. depositi) potrebbe essere maggiore di quanto finora ipotizzato [30]. I modelli biotici ed abiotici concorrono insieme ad aumentare sia le dimensioni che arricchire porzioni fisiche in oro [31]. Sulla base di molti fattori (es. il clima) 竪 possibile che i modelli prevalgano nel tempo di importanza uno sullaltro [9,10,11]. [30] [31] 30- pepite di diversa grandezza e provenienza (Stati Uniti, Canada); si noti la differente morfologia, si riesce a distinguere loro biogenico? 31- collezione privata: pepite, granuli e pagliuzze di diverse dimensioni, lazione degli agenti esogeni 竪 importante; provenienza: Canada. @LOR Deluy N17 @LOR Deluy N17
26 Grazie per lattenzione
27 5- Bibliografia e sitografia 1. Foto di repertorio gentilmente concessa dallautore della pagina Facebook: L'OR Deluy N17 - Official Gazette No. 17. https://www.facebook.com/Deluyd/photos/a.945455728853375.1073741829.667599346639016/1631353413596933/?type=3&theat er 2. Foto di repertorio di Giorgio Bogni, Negozio Minerali e Pietre di Sesto Calende, Piazza Mazzini. Fotografia scatta a marzo 2018, ritrovamento nel 2017 presso rifornitore esterno. 3. Foto di repertorio gentilmente concessa dalla pagina Facebook: L'OR Deluy N17 - Official Gazette No. 17. https://www.facebook.com/Deluyd/photos/a.945455728853375.1073741829.667599346639016/1631328336932774/?type=3&theat er 4. Le caratteristiche della cellula batterica: http://www.chimica-online.it/biologia/batteri.htm 5. http://www.treccani.it/enciclopedia/batteri/ 6. https://www.ck12.org/biology/bacteria-reproduction/lesson/Prokaryote-Reproduction-BIO/ 7. http://english.mathrubhumi.com/news/columns/faunaforum/bacteria-are-everywhere%21-english-news-1.1270282 8. Ulteriori rivestimenti esterni: http://www.chimica-online.it/biologia/batteri.htm 9. Rea Maria Angelica, Zammit Carla M. & Reith Frank Bacterial biofilms on gold grains Implication for geomicrobial transformations of gold. (2016). FEMS Microbiology Ecology, 92, 2016, fiw082. 10. Melchiorre Erick B., Orwin Paul M., Reith F., Rea D. Maria Angelica, Yahn J & Allison R. Biological and geochemical dvelpment of placer gold deposits at Rich Hill, Arizona USA (2018). Minerals 2018, 8, 56; doi:10-3390/min8020056; www.mdpi.com/journal /minerals. 11. Reith F., Lengke M., Falconer D., Craw D., Southam G. The geomicrobiology of gold (2007). The ISME Journal (2007) 1, 567-584 @ 2007 International Society fro Microbial Ecology. All rights reserved 1751-7362/08. www.nature.com/ismej 12. Foto di repertorio gentilmente concessa dalla pagina Facebook: L'OR Deluy N17 - Official Gazette No. 17. 13. Foto di repertorio gentilmente concessa dalla pagina Facebook: L'OR Deluy N17 - Official Gazette No. 17. 14. Immagine repertorio dellautore; 15. Immagine repertorio dellautore; 16. Immagine repertorio dellautore; 17. Immagine repertorio dellautore; 18. Immagine repertorio dellautore; 19. Immagine repertorio dellautore; 20. Immagine repertorio dellautore; 21. https://steemit.com/africa/@sayodele52/gold-exploration-using-stream-sediments 22. https://www.geologyforinvestors.com/geological-field-work-when-is-it-justified/ 23. http://www.medellin.unal.edu.co/~rrodriguez/geologia/anatomy-of-a-mine/Anatomy%20of%20a%20Mine%20--%20Exploration%20- %20Continued1.htm 24. https://www.ngu.no/en/topic/geochemical-prospecting 25. /DEEPCHANDBALAMANI/geochemical-drainage-surveys 26. https://www.internetchemie.info/news/2009/oct09/images/cupriavidus-metallidurans.jpg 27. https://en.wikipedia.org/wiki/Cupriavidus_metallidurans#/media/File:CSIRO_ScienceImage_3908_Coloured_scanning_electron_imag e_of_bacterioform_gold_on_a_gold_grain_from_the_Hit_or_Miss_Mine_in_northern_Queensland.jpg 28. https://e-rocks.com/item/cr193577/calaverite 29. https://www.hzdr.de/db/Cms?pNid=610 30. Foto di repertorio gentilmente concessa dalla pagina Facebook: L'OR Deluy N17 - Official Gazette No. 17. 31. Foto di repertorio gentilmente concessa dalla pagina Facebook: L'OR Deluy N17 - Official Gazette No. 17.

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Biogenesi dell'oro - [Italian version]

  • 1. Luglio 2018Esame di Geochimica Ambientale - Oberto Matteo - 2018 1 Ciclo biogenico delloro - Potenzialit nell'esplorazione ed estrazione mineraria 1 cm Australia (Ballarat) 279 oz (7,9 Kg) Urali (Miass, Russia) 0,42 oz (11,98 g) 1 oz (oncia) = 28,35 g 1 ozt (oncia troy) = 31,10 g @Bogni Giorgio, marzo 2018@LOR Deluy N17 Ciclo biogenico delloro ed esplorazione mineraria Sintesi delle principali tematiche relative al ciclo biogenico delloro, genesi di pepite biogeniche, esplorazione mineraria (geochimica dei sedimenti pesanti, biogeochimica, biosensing e bioleaching). [1] [2]
  • 2. Luglio 2018 Esame di Geochimica Ambientale - Oberto Matteo - 2018 2 Ciclo biogenico delloro - Potenzialit nell'esplorazione ed estrazione mineraria Indice dei contenuti: - 1- Cenni teorici: ciclo biogenico delloro: 1 a- Introduzione; 1 b- Potenzialit del modello biotico: funzionamento dei biofilm; 1 c- Modello biotico e abiotico e confronto; 1 d- Influenza del modello biotico ed abiotico; 1 e- Il ruolo della vegetazione associata al ciclo biogenico delloro; - 2- Potenzialit nellesplorazione mineraria: 2 a- Geochimica dei sedimenti pesanti; 2 b- Geochimica dei suoli e terreni adiacenti i DAP; 2 c- Biosensing e riconoscimento dellassociazione batterica; - 3- Potenzialit nella estrazione mineraria: 3 a- Bioprocessing (Bioleaching); - 4- Conclusioni - 5- Bibliografia e sitografia @LOR Deluy N17 [3]
  • 3. Luglio 2018Esame di Geochimica Ambientale - Oberto Matteo - 2018 3 Ciclo biogenico delloro - Potenzialit nell'esplorazione ed estrazione mineraria - 1- Cenni teorici: ciclo biogenico delloro: 1 a- Introduzione I batteri sono microrganismi unicellulari procarioti [5], posseggono alcune caratteristiche: Attivit metaboliche [5] Un certo numero esplica azione patogena, altri partecipan ai processi di degradazione enzimatica delle spoglie di animali e piante e ai cicli del carbonio, dellossigeno, dellidrogeno, dellazoto, dello zolfo, del ferro, del manganese, ecc. Morfologia [5] I batteri mostrano poche forme fondamentali [4]: sferica (cocchi), bastoncellare (bacilli), ricurva (vibrioni o spirilli). I batteri pi湛 piccoli sinora osservati (nanobatteri) hanno un diametro medio di 200-500 nm. [4]
  • 4. Luglio 2018Esame di Geochimica Ambientale - Oberto Matteo - 2018 4 Ciclo biogenico delloro - Potenzialit nell'esplorazione ed estrazione mineraria Riproduzione e crescita [5]. I batteri si riproducono per divisione della cellula madre in due cellule figlie[6,7]. La cellula in procinto di dividersi aumenta di volume, poi comincia a restringersi in corrispondenza dellasse mediano, fino a separarsi in due nuove entit identiche [6]. Queste possono formare aggruppamenti caratteristici (catene, tetradi, filamenti, grappoli ecc.). Lintero processo ha una durata media di 20-30 minuti e dipende dalla specie batterica presa in esame [7]. [7][6] 6- dettaglio del momento in cui avviene la duplicazione del batterio (porzione inferiore dellimmagine). 7- colonia di batteri che ha attecchito su una superficie, detta biofilm.
  • 5. Luglio 2018 5 Comunit batteriche [5] Il tipo di crescita prevalente negli ambienti naturali 竪 quello sessile. Quando lapporto di nutrienti 竪 limitato, i batteri tendono ad aderire a supporti solidi restando cos狸 stabilmente adesi allinterfaccia solido-liquido, dove si concentrano i nutrienti. Una volta stabiliti, i batteri secernono sostanze esopolisaccaridiche che li circondano, garantendone la coesione al supporto e tra di loro [5,8]. Lintero processo impiega da alcuni giorni a qualche settimana [5]. Genesi dei biofilm [8] Ciclo biogenico delloro - Potenzialit nell'esplorazione ed estrazione mineraria 8- attecchimento, espansione e riproduzione dei batteri sessili attraverso i biofilm.
  • 6. Luglio 2018 6 Ciclo biogenico delloro - Potenzialit nell'esplorazione ed estrazione mineraria Legenda 9- Fotografie al SEM (microscopio elettronico a scansione) di biofilm sulla superficie di granuli doro provenienti da: A- Livelys find (Australia); B- Corrego Born Sucesso (Brazil); C- Australia, oro in nanofasi; D- Prophet Mine (Australia); (Figura numero 3 da Rea et alii., 2016) [9]
  • 7. Luglio 2018 7 Cenni teorici: ciclo biogenico delloro 1 b- Potenzialit del modello biotico: funzionamento dei biofilm Legenda 10- Fotografie al SEM di biofilm sulla superficie di granuli doro: A,B- Crescita e sviluppo di biofilm su granulo doro dal 束black placer損, Arizona (A); Livelys find, Australia (B). C- Sezione del rim esterno di un granulo doro dal 束black placer損, Arizona (A); si noti la morfologia spugnosa e il colore grigio chiaro, indicativo di minor presenza di rame ed argento. (Figura numero 7 da Melchiorre et alii., 2018) [10]
  • 8. 1 2 3 4 5 6 1. Condizioni superficiali Insediamento di specie batteriche e crescita dei biofilm 5. Mobilizzazione delloro 6. Dispersione delle cellule Acinetobacter spp. Lysobacter sp. Duganella sp. Solubilizzazione delloro (S) Detossificazione dalloro (G) Resistenza alloro (M) 4. Turnover metabolico dei Complessi organici (O); Xenobiotici (X); Tossine (T); 3. Ciclo nutritivo C- fissazione(C) N2- fissazione (N) Nitrificazione (NI) Denitrificazione (D) 2. Produzione EPS (E) Auto-aggregation (A) Diaphorobacter sp. (S) Sphingomonas spp. (S, M) Methylobacterium sp. (S) C. metallidurans (G) D. adovorans (G) S. maltophilia (G) Achromobacter spp. (M) Halomonas sp. (M) Herbaspirillum sp. (M) Burkholderia spp. (M) Shewanella sp. (M) Acinetobacter spp. (M) Pseudomonas spp. (M) Ideonella sp. (M) Acinetobacter spp. (O) Burkholderia spp. (O) Pelomonas sp. (O) Pseudomonas spp. (O) Sphingobium sp. (O) Sphingomonas spp. (O) Arthrobacter sp. (X) Diaphorobacter sp. (X) Phenylobacterium sp. (X) Xanthomonas sp. (X) Methylobacterium sp. (T) Rhodobacter sp. (C) Beijerinckia sp. (N) Rhizobium spp. (N) Herbasiprillum sp. (N) Pelomonas sp. (N) Nitrobacter sp. (NI) Diaphorobacter sp. (NI, D) Acidovorax sp. (D) Achromobacter sp. (D) C. Metallidurans (D) S. Maltophilia (D) Pseudomonas spp. (D) Pseudomonas spp. (E) Burkholderia spp. (E) Methylobacterium sp. (E) Acinetobacter spp. (E) Sediminibacterium spp. (A) Rhodobacter sp. (A) Arthrobacter spp. Corybacterium sp. Deinococcus sp. Kocuria sp. Microbacterium spp. Micrococcus spp. Propionibacterium spp. Staphylococcus spp. Oro biogenico Oro secondario Batteri Gram positivi Batteri Gram negativi Composti organici Nano-particelle doro Complessi auriferi (modificato da figura numero 6 da Rea et alii., 2016) [9]
  • 9. Luglio 2018 9 10- oro secondario disperso nei depositi auriferi superficiali: A: aspetto delloro secondario in granuli e pagliuzze macroscopiche; B: unico elemento doro in pepita (nugget), Australia; C: unico elemento doro in granulo (picker) (Arrowtown, Nuova Zelanda); si notino le tracce superficiali di ossidi di ferro e manganese, tipici indicatori di attivit batterica passata. (Figura numero 1 da Melchiorre et alii., 2018)[10] Ciclo biogenico delloro - Potenzialit nell'esplorazione ed estrazione mineraria
  • 10. Concentrazione Dispersione Riconcentrazione Mineralizzazione aurifera primaria (DAP) (Au: 60-90 wt%) Oro secondario e batteriogenico (Au: 99 wt%) Biosolubilizzazione Trasporto Bioaccumulo Biomineralizzazione Biomineralizzazione Processi geochimici e geologici Formazione dei silica sinter Mineralizzazione a solfuri Mineralizzazione riduttiva Alterazione solfuri Bio-ossidazione e complessazione Apparati radicali vegetazione Meccanismi abiotici (tra cui: capillarit, convezione, diffusione) Precipitazione riduttiva Assorbimento passivo Nucleazione e cristallizzazione Fossilizzazione Sollevamento Diagenesi Metamorfismo Sedimentazione Genesi energia Genesi energia Batteri termofili e ipertermofili e Archea Batteri termofili e ipertermofili SRB (Thermodesulfobacterium spp.) e Archea (Archaeoglobus spp.) (T<400属C) Batteri ipertermofili H2 ossidanti (T. maritime) e Archea (P. islandicum, P. furious) (T<400C) Fe/S ossidazione Produzione cianuri Produzione amminoacidi Produzione tiosolfato Interazione vegetazione batteri: Essudazione radici, metabolismo Detossificazione Micronutrizione Genesi energia Utilizzo del ligando R. metallidurans, S. enterica, P. boryanum M. luteus, methanotrophic bacteria (?) G. metallireduces, R. metallidurans (?) Fe/S ossidanti (tiosolfato doro) (A. thiooxidans), SRB, complessi amminoacidi e cianurati doro Batteri: P. maltophilia, B. subtilis, E. coli Lieviti: C. utilis, S. cervisiae Attinomiceti: S. albus, S. fradiae Funghi: A. niger, F. oxysporum Funghi, lieviti e batteri (Pseudomonas spp.) C. violaceum, P. fluorescens, P. aeruginosa, P. putida, P. syringae, P. pecoglossicida, B. megaterium Funghi: (A. niger, F. oxysporum) e batteri (B. subtills, B. alvei, S. marcescens, B. megaterium) Fe/S ossidanti (A. thioparus), actinomycetes (S. fradiae), SRB (D. desulfuricans) Fe/S ossidanti (A. ferrooxidans, A. thiooxidans) Evento metamorfico Evento supergenico Evento idrotermale Esempio: conglomerati a ciottoli di quarzo in placer auriferi (Witwatersrand, Africa) (modificato da figura numero 1 da Reith et et alii., 2017) [11]
  • 11. Luglio 2018Esame di Geochimica Ambientale - Oberto Matteo - 2018 11 1- Cenni teorici: ciclo biogenico delloro 1 c- Modello biotico e abiotico a confronto: dalla mineralizzazione primaria[12] al ritrovamento delloro negli ambienti superficiali sotto forma di oro secondario[13]. . @LOR Deluy N17 @LOR Deluy N17[12] [13] 12- Mineralizzazioni aurifere primarie (DAP) di bassa temperatura (T< 300属C). Lattivit batterica potrebbe risultare importante nella concentrazione di oro (T<400属C). 13- Oro secondario in cui contribuiscono sia il modello biotico che abiotico. Ciclo biogenico delloro - Potenzialit nell'esplorazione ed estrazione mineraria
  • 12. Luglio 2018 Esame di Geochimica Ambientale - Oberto Matteo - 2018 12 Modello biotico (LE) Modello abiotico (LE) Modello abiotico (HE) Modello in cui le colonie batteriche (biofilm) sono determinanti per il ciclo biogenico delloro. Modello in cui la vegetazione, attraverso la capillarit, lessudazione dellapparato radicale, etc permette un arricchimento localizzato di oro. Modello in cui gli agenti esogeni permettono un arricchimento localizzato in oro. Inoltre nei momenti transienti tra gli eventi ad alta energia, i rim esterni si arricchiscono passivamente in oro (Ag-Cu leaching). Evento metallogenico Modello biotico (LE) Evento idrotermale, metamorfico, etc che genera il deposito aurifero primario (DAP). Colonie batteriche ipertermofile e resistenti ad ambienti ostili e profondi permettono un arricchimento localizzato in oro (deep biosphere). Arricchimento supergenico I granuli doro non solo si trovano arricchiti in depositi superficiali (DAS) ma hanno anche dimensioni maggiori rispetto la fonte primaria (DAP). Mineralizzazione aurifera primaria Oro secondario Modello biotico e abiotico[9,10] a confronto: Ciclo biogenico delloro - Potenzialit nell'esplorazione ed estrazione mineraria
  • 13. Luglio 2018 13 1 2 2b 3 4 4b 5 Legenda: 1- Oro con morfologia simile alla mineralizzazione aurifera primaria (resti del DAP, DASe); 2, 2b- Oro simile morfologicamente a (1), maggiore attivit agenti esogeni (DASe-c, DASf); 3- Oro appiattito in pagliuzze (flakes) in ambienti ad alta energia a causa di stress esterni (corsi dacqua, battigia) (DASf, DASco); 4, 4b- Oro ripiegato a seguito di buckling in ambienti ad alta energia (DASf); 5- Oro di maggiori dimensioni a seguito di processi supergenici (abiotici HE s.s.). Focus: modello abiotico HE (componente attiva in ambienti ad alta energia: corsi dacqua, battigia) [14]. [14] Ciclo biogenico delloro - Potenzialit nell'esplorazione ed estrazione mineraria 14- granuli e pagliuzze doro influenzate dal processo abiotico ad alta energia (stress cinetici).
  • 14. Luglio 2018 14 Granulo doro in cui i livelli pi湛 esterni a contatto con lambiente circostante reagiscono, disperdendo largento ed arricchendosi passivamente di oro. Granulo doro in cui 竪 attivo il processo descritto in 束b損 e localmente nelle depressioni, i biofilm agiscono fissando loro presente nei complessi circostanti. Le depressioni vengono nel tempo colmate. a b c Focus: Modello biotico LE[9,10,15]. (ambienti a bassa energia ed alta attivit batterica, caso 束a損 e 束c損) Processo abiotico HE Argento e rame estratti senza lausilio dellattivit batterica. (Ag, Cu leaching) Processo abiotico HE e biotico LE - Argento e rame estratti senza lausilio dellattivit batterica. - Oro biogenico presente (rim esterno). Processo biotico Oro, argento e rame estratti con lausilio dellattivit batterica. (Au, Ag, Cu bioleaching) Granulo doro in cui i biofilm tendono a passare in soluzione loro presente e disperderlo sotto forma di complessi nei fluidi circostanti. [15] Ciclo biogenico delloro - Potenzialit nell'esplorazione ed estrazione mineraria 15- schemi che riportano i principali risultati del modello biotico e abiotico sui granuli e pagliuzze doro.
  • 15. Luglio 2018 15 Possibile depressione in cui si possono annidare colonie batteriche Minerali inclusi allinterno del granulo doro Nucleo interno del granulo doro Livelli esterni del granulo doro Livelli intermedi del granulo doro 97% Au; 2%Ag; 1% Cu 72% Au; 27%Ag; 1% Cu 68% Au; 30%Ag; 2% Cu Diversa composizione Contributo dei modelli: - M. Biotico a bassa energia; - M. Abiotico a bassa energia; - M. Abiotico ad alta energia. Contributo dei processi principali correlati allevento metallogenico. [16] Ciclo biogenico delloro - Potenzialit nell'esplorazione ed estrazione mineraria 16- sezione di un granulo doro in cui 竪 possibile osservare in sintesi le differenze chimiche della lega oro-argento-rame e il rapporto composizionale tra i bordi esterni (rim esterni), la porzione intermedia ed il nucleo. 15
  • 16. Luglio 2018 16 Modello abiotico (a bassa ed alta energia)[9,17]: Modello in cui i granuli e le pagliuzze doro aumentano di dimensione grazie alle forze di attrazione deboli in ambienti ad alta energia, i quali permettono una maggiore percentuale di particelle aurifere a contatto nel tempo. Modello biotico[9,17]: Modello in cui i granuli e le pagliuzze doro aumentano di dimensione grazie alla precipitazione di oro biogenico nelle principali depressioni. Si genera una pellicola protettiva dalla futura lisciviazione del rame ed argento in lega, che riveste il granulo originario. Pro: - Ambienti costieri e fluviali favorevoli (ambienti ad alta energia); - Spiega le pepite trovate nei placer costieri (DASco) e fluviali (DASf); Contro: - Difficoltoso il calcolo delle probabilit; - La morfologia non mostra una chiara corrispondenza; - Gli esperimenti di laboratorio non forniscono un chiaro risultato. Pro: - Ambienti tropicali, subtropicali e temperati favorevoli; - Spiega le pepite trovate nei suoli lateritici in ambienti cratonici; - Spiega le pepite di argento e platino; - La morfologia 竪 mammellonare, sferoidale, ottaedrica. Contro: - Difficoltosi studi interdisciplinari, strumenti di analisi avanzati; - I batteri tendono a non lasciare traccia della loro presenza passata nel granulo doro influenzato; [17] Ciclo biogenico delloro - Potenzialit nell'esplorazione ed estrazione mineraria 17- nella seguente immagine sono riportate in sintesi i granuli doro risultanti da processi prevalentemente biotici (a sinistra) e abiotici (a destra).
  • 17. Luglio 2018 17 Si noti come i DAS principali vengano affiancati da quelli prodotti dagli agenti esogeni con minore influenza. Agente esogeno dominante genera DAS principale Agente esogeno meno influente rielabora il DAS principale DASe-c DASfr DASfr-c DASg DASf DASf-c Canale attivo Sistema idrotermale aurifero DASe [18] Cenni teorici: ciclo biogenico delloro: 1 d- Influenza del modello biotico ed abiotico Ciclo biogenico delloro - Potenzialit nell'esplorazione ed estrazione mineraria 18- profilo longitudinale al versante in cui sono riportati i vari depositi auriferi secondari (DAS), generati dai prevalenti agenti esogeni locali. Loro presente, la sua dimensione e la sua concentrazione dipendono dal rapporto tra i processi abiotici e biotici e come variano nel tempo e nello spazio.
  • 18. Luglio 2018 18 Trasporto eolico del fogliame Vegetazione ad alto fusto Caduta materia organica (fogliame, rami, frutti, semi, pollini, fiori, etc.) Deposito materia organica Infiltrazione acque meteoriche ricche in materia organica in complessi. Substrato roccioso con degradazione meteorica e alterazione chimica della mineralizzazione aurifera primaria. Risalita capillare: Chioma e fogliame; Fusto; Apparato radicale. orizzonte O orizzonte A orizzonte B orizzonte C orizzonte R Cenni teorici: ciclo biogenico delloro: 1 e- Il ruolo della vegetazione associata al ciclo biogenico delloro[9,10,19,20]; [19] Ciclo biogenico delloro - Potenzialit nell'esplorazione ed estrazione mineraria 19- profilo del suolo in cui 竪 possibile evidenziare localizzate porzioni di arricchimento in oro biogenico (giallo puntinato nero).
  • 19. Luglio 2018Esame di Geochimica Ambientale - Oberto Matteo - 2018 19 Substrato con mineralizzazione primaria affiorante Suolo con i diversi orizzonti Lacqua infiltrante tende a discendere lungo il suolo e lungo il versante Lalbero riesce a portare verso la superficie Infinitesime quantit di oro in soluzione. Lalbero non viene in contatto con la mineralizzazione sottostante e la sua dispersione. Si genera un pennacchio di dispersione secondario Lungo la regolite si sviluppa il pennacchio di dispersione primario O A B C R [20] Ciclo biogenico delloro - Potenzialit nell'esplorazione ed estrazione mineraria 20- profilo longitudinale al versante in cui si evidenzia come la dispersione degli elementi caratteristici della mineralizzazione primaria (pathfinder) e delloro stesso sono anche influenzati dalla biosfera, oltre che dallidrosfera (direzione di flusso delle acque sotterranee). Porzioni in cui sono dominanti la lisciviazione chimica e batterica. Porzioni in cui sono dominanti il bioaccumulo e la bioprecipitazione.
  • 20. Luglio 2018 20 2- Potenzialit nellesplorazione mineraria 2 a- Geochimica dei sedimenti pesanti [21,22] Nelle prime fasi speditive di prospezione 竪 possibile eseguire uno studio sulla frazione terrigena pesante, campionabile lungo i principali corsi dacqua. Essa evidenzia le possibili mineralizzazioni primarie a monte. Loro contenuto nei solfuri viene ritrovato tipicamente libero, in quanto questi ultimi sono facilmente alterabili e rilasciano il nobile metallo. [21] [22] Ciclo biogenico delloro - Potenzialit nell'esplorazione ed estrazione mineraria 21- setacciamento in colonna: una serie di setacci a maglie pi湛 fini verso il basso permettono di fornire uninformazione quantitativa sulle dimensioni dei principali minerali ricercati. Vi 竪 anche un primo approccio qualitativo sul terreno. 22- a seguito di una campagna di prospezione geochimica dei sedimenti pesanti 竪 possibile determinare ed ubicare il tenore calcolato dai campioni ed avere indicazioni sulla mineralizzazione primaria.
  • 21. Luglio 2018 21 2- Potenzialit nellesplorazione mineraria 2 b- Geochimica dei suoli e terreni adiacenti i DAP [23,24] Lapplicazione di una campagna di campionamento del suolo a diverse profondit con metodi standard pu嘆 portare al collocamento spaziale del deposito ricercato e allinquadramento giacimentologico dello stesso (minerali costituenti, probabile tenore, dimensione del deposito, etc.). Di solito questa fase di prospezione 竪 preceduta dalla fase di geochimica dei sedimenti pesanti [21,22]; [23] [24] Ciclo biogenico delloro - Potenzialit nell'esplorazione ed estrazione mineraria 23- sezione longitudinale al versante in cui si evidenzia lanomalia chimica delloro in corrispondenza del campione pi湛 vicino alla mineralizzazione sepolta (ore). Con il termine 束wall rock損 si intende la roccia incassante. 24- i campioni vengono prelevati secondo istruzioni standard ed a profondit note, secondo la tipologia di campagna geochimica richiesta.
  • 22. Luglio 2018 22 Biogeochimica Geochimica affioramenti Geochimica dei sedimenti pesanti Geochimica dei sedimenti lacustri Geochimica dei gas dei suoli Mineralizzazione primaria aurifera (DAP) Dispersione secondaria Dispersione primaria Geochimica acque sotterranee Geochimica incassante della mineralizzazione Alone di dispersione degli elementi pathfinder tipici della mineralizzazione Geochimica dei suoli e della regolite Suolo residuale Suolo non residuale Regolite [modificato 25] Ciclo biogenico delloro - Potenzialit nell'esplorazione ed estrazione mineraria 25- modello tridimensionale che evidenzia le relazioni spaziali tra la dispersione primaria e secondaria rispetto un deposito aurifero sepolto. Vi sono vari approcci di analisi geochimica applicabili.
  • 23. Luglio 2018 23 2- Potenzialit nellesplorazione mineraria: 2 c- Biosensing e riconoscimento dellassociazione batterica (C. metallidurans) [9,10,11,26,27]; I biosensori sono dispositivi che utilizzano microorganismi per rilevare composti specifici; il legame del sensore, il quale di solito 竪 un enzima, si traduce in un cambiamento misurabile. Si potrebbero teoricamente utilizzare queste proteine specifiche per rilevare e quantificare immediatamente le concentrazioni di oro in campioni ambientali. Si possono rilevare valori di concentrazione delloro fino a 20 ppb con precisione di 2 ppb. Questa tecnica 竪 adottabile anche sul terreno. [26] [27] 26- sezione ultrasottile in cui si osserva Cupriavidus metallidurans con in dettaglio oro particolato nel citoplasma. 27- biofilm in cui 竪 presente C. metallidurans nella depressione di un granulo doro. Ciclo biogenico delloro - Potenzialit nell'esplorazione ed estrazione mineraria
  • 24. Luglio 2018 24 3- Potenzialit nel settore minerario 3 a- Bioprocessing (bioleaching) [9,10,11]; Loro viene estratto dalla calaverite (AuTe2)[28], silvanite (Ag,Au)Te2, petzite (Ag3AuTe2) oltre che i solfuri [29];. - Biolisciviazione della pirite con Thiobacillus ferrooxidans; - Biolisciviazione delloro con Diaphorobacter sp. - Bioaccumulo delloro con C. metallidurans; [28] [29] 28- calaverite in matrice di quarzo, grandezza del minerale in fotografia circa un centimetro. 29- biofilm in cui 竪 presente T. ferrooxidans, il quale ossida larsenopirite e libera nel tempo loro.
  • 25. Luglio 2018 25 4- Conclusioni Linfluenza dei microorganismi (archea, batteri, funghi, lieviti) sullaumento di dimensione delloro ritrovabile in ambienti superficiali (es. placer) e profondi (es. depositi) potrebbe essere maggiore di quanto finora ipotizzato [30]. I modelli biotici ed abiotici concorrono insieme ad aumentare sia le dimensioni che arricchire porzioni fisiche in oro [31]. Sulla base di molti fattori (es. il clima) 竪 possibile che i modelli prevalgano nel tempo di importanza uno sullaltro [9,10,11]. [30] [31] 30- pepite di diversa grandezza e provenienza (Stati Uniti, Canada); si noti la differente morfologia, si riesce a distinguere loro biogenico? 31- collezione privata: pepite, granuli e pagliuzze di diverse dimensioni, lazione degli agenti esogeni 竪 importante; provenienza: Canada. @LOR Deluy N17 @LOR Deluy N17
  • 27. 27 5- Bibliografia e sitografia 1. Foto di repertorio gentilmente concessa dallautore della pagina Facebook: L'OR Deluy N17 - Official Gazette No. 17. https://www.facebook.com/Deluyd/photos/a.945455728853375.1073741829.667599346639016/1631353413596933/?type=3&theat er 2. Foto di repertorio di Giorgio Bogni, Negozio Minerali e Pietre di Sesto Calende, Piazza Mazzini. Fotografia scatta a marzo 2018, ritrovamento nel 2017 presso rifornitore esterno. 3. Foto di repertorio gentilmente concessa dalla pagina Facebook: L'OR Deluy N17 - Official Gazette No. 17. https://www.facebook.com/Deluyd/photos/a.945455728853375.1073741829.667599346639016/1631328336932774/?type=3&theat er 4. Le caratteristiche della cellula batterica: http://www.chimica-online.it/biologia/batteri.htm 5. http://www.treccani.it/enciclopedia/batteri/ 6. https://www.ck12.org/biology/bacteria-reproduction/lesson/Prokaryote-Reproduction-BIO/ 7. http://english.mathrubhumi.com/news/columns/faunaforum/bacteria-are-everywhere%21-english-news-1.1270282 8. Ulteriori rivestimenti esterni: http://www.chimica-online.it/biologia/batteri.htm 9. Rea Maria Angelica, Zammit Carla M. & Reith Frank Bacterial biofilms on gold grains Implication for geomicrobial transformations of gold. (2016). FEMS Microbiology Ecology, 92, 2016, fiw082. 10. Melchiorre Erick B., Orwin Paul M., Reith F., Rea D. Maria Angelica, Yahn J & Allison R. Biological and geochemical dvelpment of placer gold deposits at Rich Hill, Arizona USA (2018). Minerals 2018, 8, 56; doi:10-3390/min8020056; www.mdpi.com/journal /minerals. 11. Reith F., Lengke M., Falconer D., Craw D., Southam G. The geomicrobiology of gold (2007). The ISME Journal (2007) 1, 567-584 @ 2007 International Society fro Microbial Ecology. All rights reserved 1751-7362/08. www.nature.com/ismej 12. Foto di repertorio gentilmente concessa dalla pagina Facebook: L'OR Deluy N17 - Official Gazette No. 17. 13. Foto di repertorio gentilmente concessa dalla pagina Facebook: L'OR Deluy N17 - Official Gazette No. 17. 14. Immagine repertorio dellautore; 15. Immagine repertorio dellautore; 16. Immagine repertorio dellautore; 17. Immagine repertorio dellautore; 18. Immagine repertorio dellautore; 19. Immagine repertorio dellautore; 20. Immagine repertorio dellautore; 21. https://steemit.com/africa/@sayodele52/gold-exploration-using-stream-sediments 22. https://www.geologyforinvestors.com/geological-field-work-when-is-it-justified/ 23. http://www.medellin.unal.edu.co/~rrodriguez/geologia/anatomy-of-a-mine/Anatomy%20of%20a%20Mine%20--%20Exploration%20- %20Continued1.htm 24. https://www.ngu.no/en/topic/geochemical-prospecting 25. /DEEPCHANDBALAMANI/geochemical-drainage-surveys 26. https://www.internetchemie.info/news/2009/oct09/images/cupriavidus-metallidurans.jpg 27. https://en.wikipedia.org/wiki/Cupriavidus_metallidurans#/media/File:CSIRO_ScienceImage_3908_Coloured_scanning_electron_imag e_of_bacterioform_gold_on_a_gold_grain_from_the_Hit_or_Miss_Mine_in_northern_Queensland.jpg 28. https://e-rocks.com/item/cr193577/calaverite 29. https://www.hzdr.de/db/Cms?pNid=610 30. Foto di repertorio gentilmente concessa dalla pagina Facebook: L'OR Deluy N17 - Official Gazette No. 17. 31. Foto di repertorio gentilmente concessa dalla pagina Facebook: L'OR Deluy N17 - Official Gazette No. 17.