Contenu
- Cuivre - Un métal utilisé à travers les âges
- Comment utilisons-nous le cuivre aujourd'hui?
- Utilisations anciennes du cuivre
- Quelles propriétés rendent le cuivre utile?
- Types de gisements de cuivre
- Offre, demande et recyclage du cuivre
- Comment pouvons-nous garantir des approvisionnements suffisants en cuivre pour l'avenir?
- Évaluation globale des ressources en cuivre
Statue de la Liberté: En 1886, la Statue de la Liberté représentait la plus grande utilisation de cuivre dans une structure unique. Pour construire la statue, environ 80 tonnes de feuilles de cuivre ont été découpées et martelées sur une épaisseur d’environ 2,3 millimètres (3/32 pouce), soit environ celle de deux pièces de un cent américain. Harris.
Cuivre - Un métal utilisé à travers les âges
Le cuivre a été l’un des premiers métaux jamais extrait et utilisé par les humains. Il contribue de manière essentielle au maintien et à l’amélioration de la société depuis le début de la civilisation. Le cuivre a été utilisé pour la première fois dans les pièces de monnaie et les ornements à partir de 8 000 av. J.-C. environ, et vers 5500 av. J.-C., des outils en cuivre ont aidé la civilisation à sortir de l'âge de pierre. La découverte que le cuivre allié à l'étain produit du bronze marque le début de l'âge du bronze à environ 3000 ans av.
Aux États-Unis, un morceau de ce qui est supposé être un bracelet de cuivre a été retrouvé lors d'une sépulture amérindienne dans la plaine côtière de la Géorgie en 2017. La sépulture était une incinération datée d'environ 3500 ans. Le cuivre contenait des oligo-éléments qui le liaient aux gisements géologiques de la région des Grands Lacs. Ces découvertes suggèrent un lien commercial à longue distance entre la Géorgie et la région des Grands Lacs, une distance plus grande que jamais auparavant.
Le cuivre est facilement étiré, moulé et mis en forme; résiste à la corrosion; et conduit efficacement la chaleur et l'électricité. En conséquence, le cuivre était important pour les premiers humains et continue d'être un matériau de choix pour une variété d'applications domestiques, industrielles et de haute technologie aujourd'hui.
Utilisations du cuivre: Ce graphique montre comment le cuivre a été utilisé aux États-Unis en 2017 par secteur d'activité. À titre d'exemple, le cuivre utilisé dans la construction de bâtiments aurait pu être utilisé pour le câblage, la plomberie, l'étanchéité et de nombreux autres types d'utilisation. Les données de ce graphique sont extraites du résumé des produits minéraux pour 2018 du Geological Survey des États-Unis.
Comment utilisons-nous le cuivre aujourd'hui?
Actuellement, le cuivre est utilisé dans la construction de bâtiments, la production et la transmission d'énergie, la fabrication de produits électroniques et la production de machines industrielles et de véhicules de transport. Le câblage et la plomberie en cuivre font partie intégrante des appareils, des systèmes de chauffage et de climatisation et des liaisons de télécommunication utilisés quotidiennement dans les maisons et les entreprises. Le cuivre est un composant essentiel dans les moteurs, le câblage, les radiateurs, les connecteurs, les freins et les roulements utilisés dans les voitures et les camions. Une voiture moyenne contient 1,5 kilomètre de fil de cuivre et la quantité totale de cuivre varie de 20 kilogrammes (44 livres) dans les petites voitures à 45 kilogrammes dans les véhicules de luxe et hybrides.
Pièce romaine: Le cuivre était l'un des premiers métaux utilisés pour fabriquer des pièces de monnaie et cette pratique a commencé vers 8 000 ans av. La pièce montrée ci-dessus est un follis romain comportant une image de Constance I.
Utilisations anciennes du cuivre
Comme dans l'Antiquité, le cuivre reste une composante de la monnaie utilisée dans de nombreux pays, mais de nombreuses nouvelles utilisations ont été identifiées. L’une des applications les plus récentes de cuivre est son utilisation dans les surfaces fréquemment touchées (telles que les poignées de porte en laiton), où les propriétés antimicrobiennes du cuivre réduisent le transfert de germes et de maladies. Les fabricants de semi-conducteurs ont également commencé à utiliser le cuivre dans les circuits de puces en silicium, ce qui permet aux microprocesseurs de fonctionner plus rapidement et d’utiliser moins d’énergie. Il a également été récemment découvert que les rotors en cuivre augmentent l’efficacité des moteurs électriques, grands consommateurs d’énergie électrique.
Cuivre dans les automobiles: Le cuivre est un composant essentiel dans les moteurs, le câblage, les radiateurs, les connecteurs, les freins et les roulements utilisés dans les voitures et les camions. Une voiture moyenne contient 1,5 kilomètre de fil de cuivre et la quantité totale de cuivre varie de 20 kilogrammes (44 livres) dans les petites voitures à 45 kilogrammes dans les véhicules de luxe et hybrides.
Quelles propriétés rendent le cuivre utile?
Les excellentes propriétés d'alliage du cuivre lui confèrent une valeur inestimable lorsqu'il est combiné à d'autres métaux, tels que le zinc (pour former le laiton), l'étain (pour former le bronze) ou le nickel. Ces alliages ont des caractéristiques souhaitables et, en fonction de leur composition, sont développés pour des applications hautement spécialisées. Par exemple, un alliage de cuivre-nickel est appliqué sur les coques des navires car il ne se corrode pas dans l'eau de mer et réduit l'adhérence de la vie marine, telle que les balanes, ce qui réduit la traînée et augmente l'efficacité énergétique. Le laiton est plus malléable et possède de meilleures propriétés acoustiques que le cuivre pur ou le zinc; par conséquent, il est utilisé dans une variété d'instruments de musique, y compris les trompettes, les trombones, les cloches et les cymbales.
Cuivre dans les pierres précieuses: Le cuivre est un élément important dans un certain nombre de pierres précieuses telles que la turquoise, l'azurite, la malachite et la chrysocolle. Il donne à ces minéraux leur couleur verte ou bleue et leur densité élevée. Les cabochons illustrés ci-dessus font partie des nombreuses pierres précieuses extraites en Arizona.
Types de gisements de cuivre
Le cuivre se présente sous de nombreuses formes, mais les circonstances qui déterminent comment, quand et où il est déposé sont extrêmement variables. En conséquence, le cuivre est présent dans de nombreux minéraux différents. La chalcopyrite est le plus abondant et le plus important économiquement des minéraux de cuivre.
Les recherches conçues pour mieux comprendre les processus géologiques qui produisent les gisements minéraux, y compris les gisements de cuivre, constituent un élément important du programme des ressources minérales de l'USGS. Les gisements de cuivre sont généralement classés en fonction de la manière dont ils se sont formés. Les gisements de cuivre porphyrique, associés aux intrusions ignées, fournissent environ les deux tiers du cuivre mondial et constituent donc le type de gisement de cuivre le plus important au monde. Les grands gisements de cuivre de ce type se trouvent dans les régions montagneuses de l’ouest de l’Amérique du Nord et dans les Andes, en Amérique du Sud.
Un autre type important de gisement de cuivre - le type contenu dans les roches sédimentaires - représente environ un quart des ressources de cuivre recensées dans le monde. Ces gisements se trouvent dans des zones telles que la ceinture de cuivre en Afrique centrale et le bassin de Zechstein en Europe orientale.
Les gisements de cuivre peuvent contenir des centaines de millions de tonnes de roches de cuivre et sont généralement exploités à l'aide de méthodes d'exploitation à ciel ouvert. Les opérations minières, qui suivent généralement la découverte du minerai de nombreuses années, durent souvent des décennies. Bien que de nombreuses exploitations minières historiques n’aient pas été tenues de mener leurs activités de manière à réduire leur impact sur l’environnement, les réglementations fédérales et nationales en vigueur exigent que les exploitations minières appliquent des pratiques écologiquement rationnelles afin de minimiser les effets du développement minier sur la santé humaine et la santé des écosystèmes. .
La recherche environnementale sur les minéraux de l'USGS aide à caractériser les interactions naturelles et humaines entre les gisements de cuivre et les écosystèmes aquatiques et terrestres environnants. La recherche aide à définir les conditions de base naturelles avant le début de l'exploitation minière et après la fermeture de celle-ci. Les scientifiques de l'USGS étudient des variables climatiques, géologiques et hydrologiques afin de mieux comprendre les interactions ressources-environnement.
Extraction de cuivre en Arizona: L'Arizona produit plus de cuivre que tout autre État. Cette brève histoire montre comment l’extraction de cuivre en Arizona a construit un État et transformé une nation.
Offre, demande et recyclage du cuivre
La production (offre) et la consommation (demande) de cuivre dans le monde ont considérablement augmenté au cours des 25 dernières années. À mesure que de grands pays en développement sont entrés sur le marché mondial, la demande de produits minéraux, notamment de cuivre, a augmenté. Au cours des 20 dernières années, la région andine de l’Amérique du Sud est devenue la région du cuivre la plus productive du monde. En 2007, environ 45% du cuivre mondial était produit dans les Andes; les États-Unis ont produit 8 pour cent. Pratiquement tout le cuivre produit aux États-Unis provient d’Arizona, de l’Utah, du Nouveau-Mexique, du Nevada ou du Montana, par ordre décroissant de production.
Le risque de rupture de l'approvisionnement mondial en cuivre est considéré comme faible, car la production de cuivre est dispersée dans le monde entier et ne se limite pas à un seul pays ou à une seule région. Toutefois, en raison de son importance dans la construction et le transport de l'énergie, toute interruption de l'approvisionnement en cuivre aurait un impact important.
Le cuivre est l’un des métaux les plus recyclés; environ un tiers de tout le cuivre consommé dans le monde est recyclé. Le cuivre recyclé et ses alliages peuvent être refondus et utilisés directement ou encore transformés en cuivre affiné sans perdre aucune des propriétés chimiques ou physiques des métaux.
Extraction de cuivre en Arizona: L'Arizona produit plus de cuivre que tout autre État. Cette brève histoire montre comment l’extraction de cuivre en Arizona a construit un État et transformé une nation.
Mine de cuivre de l'Utah: Visible depuis l'espace, la mine de cuivre Bingham Canyon, dans l'Utah, a produit plus de 12 millions de tonnes de cuivre porphyrique. La mine a plus de 4 kilomètres de haut, 800 mètres de profondeur et est l’une des merveilles techniques du monde. Photographie de C.G. Cunningham, USGS.
Comment pouvons-nous garantir des approvisionnements suffisants en cuivre pour l'avenir?
Pour aider à prédire où les futures ressources en cuivre pourraient être localisées, les scientifiques de l'USGS étudient comment et où les ressources en cuivre connues sont concentrées dans la croûte terrestre et utilisent ces connaissances pour évaluer le potentiel de ressources en cuivre non découvertes. L'USGS a mis au point et perfectionné des techniques d'évaluation du potentiel des ressources minérales afin de faciliter la gestion des terres fédérales et de mieux évaluer la disponibilité des ressources minérales dans un contexte mondial.
Dans les années 90, l’USGS a procédé à une évaluation des ressources en cuivre des États-Unis et a conclu qu’il restait à trouver presque autant de cuivre que ce qui avait déjà été découvert. Plus précisément, l'USGS a découvert qu'environ 350 millions de tonnes de cuivre avaient été découvertes et a estimé qu'environ 290 millions de tonnes de cuivre restaient inconnues aux États-Unis.
Consommation de cuivre: Les qualités du cuivre qui en ont fait le matériau de choix pour de nombreuses applications domestiques, industrielles et de haute technologie ont entraîné une augmentation constante de la consommation mondiale de cuivre. Les études USGS sur la consommation de cuivre montrent des tendances intéressantes pour la période allant de 1990 à 2012. La consommation de cuivre dans les économies émergentes, telles que la Chine et l'Inde, a considérablement augmenté, tandis que le taux de consommation aux États-Unis a légèrement diminué. Jusqu'en 2002, les États-Unis étaient le principal consommateur de cuivre et utilisaient chaque année environ 16% du cuivre raffiné mondial total (environ 2,4 millions de tonnes). En 2002, les États-Unis ont été dépassés par la Chine en tant que premier utilisateur mondial de cuivre raffiné. L'essor économique de la Chine a contribué à quadrupler sa consommation annuelle de cuivre raffiné sur une période de 12 ans, de 2000 à 2012. Graphique de l'USGS.
Évaluation globale des ressources en cuivre
L'USGS a évalué le cuivre non découvert dans deux types de gisements, qui représentent environ 80% de l'offre mondiale de cuivre. Les gisements de cuivre porphyrique représentent environ 60% du cuivre mondial. Dans les gisements de cuivre porphyrique, les minerais de cuivre sont disséminés dans des intrusions ignées. Les gisements de cuivre stratifiés dans les sédiments, dans lesquels le cuivre est concentré en couches dans des roches sédimentaires, représentent environ 20% des ressources en cuivre recensées dans le monde. À l'échelle mondiale, les mines de ces deux types de gisements produisent environ 12 millions de tonnes de cuivre par an.
Cette étude a examiné le potentiel de dépôts exposés et dissimulés à moins de 1 km de la surface pour les dépôts de porphyre et jusqu'à 2,5 km de la surface pour les dépôts stratabound encaissés dans les sédiments. Pour les dépôts de porphyre, 175 zones ont été délimitées; 114 secteurs contiennent 1 ou plusieurs dépôts identifiés. Cinquante secteurs ont été délimités pour des gisements de cuivre stratabound encaissés dans les sédiments; 27 contiennent 1 ou plusieurs dépôts identifiés.
Les résultats de l'évaluation sont fournis par type de dépôt pour 11 régions (tableau 1). La ressource totale moyenne non découverte pour les gisements de porphyre est de 3 100 millions de tonnes, et la ressource totale totale non découverte pour les gisements sédimentés est de 400 millions de tonnes, pour un total mondial de 3 500 millions de tonnes de cuivre. Les fourchettes des estimations de ressources (entre les 90ème et 10ème centiles) reflètent l'incertitude géologique dans le processus d'évaluation. Environ 50% du total mondial se trouvent en Amérique du Sud, en Asie centrale et du Sud, en Indochine et en Amérique du Nord.
Carte de dépôt de cuivre: Répartition des gisements de cuivre connus en 2008. Le rouge indique le cuivre associé aux intrusions ignées (gisements de cuivre porphyrique) et le bleu, le cuivre contenu dans les roches sédimentaires (gisements de cuivre dans les sédiments). Carte par USGS. Agrandir la carte.
Amérique du sud possède les plus grandes ressources de cuivre identifiées et non découvertes (environ 20% du montant total non découvert). Les plus grands gisements de porphyre au monde sont exploités dans cette région. Le Chili et le Pérou comptent parmi les principaux pays producteurs de cuivre au monde.
Amérique centrale et les Caraïbes héberger deux gisements de cuivre porphyrique géant (> 2 millions de tonnes) non exploités au Panama. La plupart des ressources non découvertes se trouvent dans une ceinture qui s'étend du Panama au sud-ouest du Mexique.
Amérique du Nord héberge des secteurs de cuivre porphyrique hautement minéralisé comprenant des gisements de porphyre supergéant (> 25 millions de tonnes de cuivre) dans le nord du Mexique, l'ouest des États-Unis et en Alaska, ainsi que des gisements géants dans l'ouest du Canada. Les ressources estimées en cuivre porphyrique non découvertes sont approximativement égales aux ressources identifiées.
Les principaux États producteurs de cuivre aux États-Unis sont l’Arizona, l’Utah, le Nouveau-Mexique, le Nevada et le Montana. Aux États-Unis, on estime que les gisements de cuivre stratabound non découverts et hébergés dans les sédiments du Michigan, du Montana et du Texas contiennent environ trois fois plus de cuivre que ce qui a été identifié. Deux gisements géants sont connus, au Michigan et au Montana.
Asie du nord-est est relativement peu explorée, avec de modestes ressources de cuivre porphyrique identifiées et un seul gisement de cuivre porphyrique géant identifié. Cependant, les ressources moyennes non découvertes sont estimées assez importantes. Cette région présente le ratio le plus élevé de ressources non découvertes par rapport aux ressources identifiées dans l’étude.
Asie centrale nord possède 35 gisements de cuivre porphyrique, dont un gisement supergéant en Mongolie et un gisement géant au Kazakhstan. On estime que la superficie du secteur contient environ trois fois plus de ressources de cuivre de porphyre identifiées. Cette région abrite également trois gisements de cuivre stratifiés géants, encaissés dans les sédiments, au Kazakhstan et en Russie. L’USGS estime qu’il pourrait y avoir autant de cuivre stratabound encaissé dans les sédiments que ce qui a déjà été découvert.
Asie centrale et Indochine sont moins explorés que de nombreuses autres régions du monde; Cependant, quatre gisements de cuivre porphyrique géants ont été identifiés à ce jour sur le plateau tibétain. Les gisements de cuivre porphyrique non découverts peuvent contenir huit fois la quantité de cuivre identifiée.
Archipels de l'Asie du Sud-Est hébergent des gisements de cuivre porphyrique de classe mondiale, riches en or, tels qu'un supergéant en Indonésie et environ 16 gisements géants en Indonésie, en Papouasie-Nouvelle-Guinée et aux Philippines. Bien que certaines parties de la région soient bien explorées, les ressources non découvertes de porphyre dépasseront probablement les ressources identifiées.
Australie orientale possède un gisement de cuivre porphyrique géant et plusieurs petits gisements de porphyre. Des ressources modestes non découvertes sont attendues à couvert. L’Australie est un important producteur de cuivre depuis des décennies.
Europe de l'Est et Asie du Sud-Ouest sont exploités pour le cuivre depuis l'Antiquité et des gisements de cuivre porphyriques géants ont récemment été identifiés. Le cuivre non découvert devrait représenter environ le double des ressources identifiées, à la fois pour les gisements de porphyre de la Roumanie via la Turquie et l’Iran le long d’une ceinture, et pour les gisements stratabound encaissés dans les sédiments en Afghanistan.
Europe de l'Ouest possède le plus grand gisement de cuivre stratabound encaissé dans les sédiments au monde, en Pologne. Les ressources de cuivre stratabound non découvertes et hébergées dans les sédiments du sud-ouest de la Pologne dépasseraient les ressources identifiées d'environ 30%.
Afrique et le Moyen-Orient possède la plus grande accumulation au monde de gisements de cuivre stratabound encaissés dans les sédiments, avec 19 gisements géants dans la ceinture de cuivre d'Afrique centrale en République démocratique du Congo et en Zambie. Des ressources importantes en cuivre non découvertes restent à découvrir.