Une étude, dont les résultats intitulés «The role of carbon dioxide in the transport and fractionation of metals by geological fluids» ont été publiés dans la revue Geochimica et Cosmochimica Acta (GCA), remet en question le paradigme selon lequel le CO2 a joué un rôle mineur dans la formation des dépôts de métaux, car la prise en compte des effets du CO2 sur la solubilité des métaux explique de façon élégante les signatures des métaux dans les gisements de type or orogénique.

Soulignons tout d'abord que, jusqu'ici, le rôle du CO₂ qui «est, après l’eau, le deuxième constituant le plus abondant des fluides géologiques de haute température et pression qui opèrent dans la lithosphère, transportant la matière et formant des dépôts métalliques», a été quasiment ignoré «principalement en raison de la nature chimique inerte de cette molécule qui, contrairement à l’eau, a un très faible pouvoir de dissolution».

L'étude ici présenté a modifié cette situation en mesurant «les capacités de mélanges eau-CO₂-sels-soufre typiques des fluides de la croûte terrestre [teneurs en CO₂ pouvant aller jusqu’à 50 pds% (pourcentage en poids)] à solubiliser les minerais contenant des métaux de haute valeur économique comme l’or (Au), le fer (Fe), le cuivre (Cu), le molybdène (Mo), le platine (Pt) et l’étain (Sn)». Pour ce faire, «des réacteurs chimiques (une sorte de cocotte-minute capable d’atteindre des températures de 500°C et des pressions de 2 kbar, soit des conditions équivalentes à celles rencontrées à une profondeur de 6-8 km environ)» ont été mis en œuvre.

Il est ainsi apparu «que, contrairement à toutes attentes, la présence du CO₂ dans le fluide à des effets très contrastés sur la solubilité des différents métaux»: par exemple, «l’apport de CO₂ enrichit en fer et or une phase fluide de faible salinité et teneur en soufre, alors que le même apport appauvrit considérablement en ces mêmes métaux un fluide riche en sel et soufre» et, par ailleurs, «dans la plupart des fluides, la solubilité du cuivre diminue fortement en présence du CO₂, alors que celle des autres métaux augmente (Sn) ou reste constante (e.g. Pt, Mo)».

Ces résultats surprenants ont été interprétés «à l’aide d’un modèle physico-chimique basé sur la constante diélectrique du solvant H2O-CO₂, laquelle dépend de la polarité des molécules composant le fluide» («H2O étant fortement polaire et CO₂ apolaire, la présence de molécules de CO₂ conduit à un abaissement considérable de la constante diélectrique du fluide»). Il découle de cela «des changements de solubilité très contrastés selon la nature du métal, l’identité de ses complexes majeurs et la composition du fluide».

Cette étude a ainsi permis «de fournir une explication élégante des signatures des métaux dans les gisements de type or orogénique, riches en fer, or et métalloïdes (arsenic, tellure) mais pauvres en cuivre, qui font partie des plus importants producteurs mondiaux d’or».

De plus, «le comportement des fluides des grands gisements associés à des plutons magmatiques (de type porphyre) d’où provient la majeure partie de la production mondiale de cuivre» a été analysé à l’aide du même modèle. Cette dernière analyse amène à conclure qu'il est «possible que de riches gisements d’or et de cuivre se cachent sous les volcans».