Приблизно за 400 кілометрів на північний захід від Сіднея, неподалік від Даббо, розташоване велике та цікаве родовище гірських порід, що сформувалися близько 215 мільйонів років тому внаслідок виверження вулканів.
Це місце відоме як родовище Тунгі, і воно багате на так звані рідкісноземельні елементи – 16 металів, які є життєво необхідними для сучасних технологій, таких як електромобілі, сонячні панелі та мобільні телефони.
Наразі ведуться роботи з видобутку цих корисних копалин, проте попит на рідкісноземельні елементи в найближчі десятиліття буде величезним.
Щоб знайти більше таких родовищ, потрібно розуміти механізми їхнього формування. Наше останнє дослідження австралійських вулканів, опубліковане в журналі Nature Communications Earth and Environment, показує, що крихітні кристали, які утворюються всередині вулканів, можуть дати підказки щодо процесів формування рідкісноземельних родовищ – і допомогти нам знайти нові.
Рідкісноземельні елементи та плавлення мантії
Формування родовищ рідкісноземельних елементів починається з часткового плавлення земної мантії, яка розташована глибоко під земною корою.
Мантія Землі складається переважно з мінералів, багатих на залізо та магній. Вони також містять невелику кількість інших елементів, включаючи рідкісноземельні.
Коли мантія плавиться, рідкісноземельні елементи легко переходять у магму. Якщо процес плавлення відбувається в малих масштабах, то магма буде мати вищу концентрацію цих елементів у порівнянні з регіонами, де магма утворюється у великих обсягах – наприклад, на середньоокеанічних хребтах.
У міру просування магми до поверхні Землі вона охолоджується, і в ній починають утворюватися нові мінерали. Вони переважно містять кисень, кремній, кальцій, алюміній, магній і залізо.
Це означає, що залишкова магма набуває більшої концентрації рідкісноземельних елементів. Вона продовжує підніматися через земну кору, доки не застигне або не вивергнеться на поверхню.
Від Гренландії до центрального Нового Південного Уельсу
Якщо магма охолоджується і кристалізується в корі, вона може утворювати породи, що містять високі концентрації критично важливих металів. Один із таких прикладів – комплекс Гардар у Південній Гренландії, який містить кілька родовищ рідкісноземельних елементів.
У центральному Новому Південному Уельсі, Австралія, магми, збагачені рідкісноземельними елементами, вивергалися на поверхню, утворюючи вулканічний комплекс, відомий як вулканічний комплекс Бенолонг.
До цього комплексу належить і родовище Тунгі – частина стародавньої вулканічної системи, що містить великі концентрації критично важливих металів.
Кристали, що розкривають історію вулканів
Дослідники отримують інформацію про те, що відбувається на глибинах Землі, вивчаючи породи, які виходять на поверхню.
Процеси, що відбуваються в магмі під час її підйому, залишають сліди в хімічному складі мінералів, які кристалізуються на цьому шляху. Один із таких мінералів – клінопіроксен – ефективно зберігає ці підказки, як крихітна кристалічна капсула часу.
На щастя, кристали клінопіроксену містяться у багатьох породах вулканічного комплексу Бенолонг. Це дозволило вченим порівняти історію звичайних вулканічних порід із мінералізованим родовищем Тунгі.
Чим відрізняються породи в Тунгі
Дослідники виявили дві ключові відмінності:
- Кристали клінопіроксену у звичайних вулканічних породах містять велику кількість рідкісноземельних елементів. Це означає, що ці елементи були “замкнені” всередині мінералу, а не залишалися у магмі.
- У кристалах клінопіроксену з Тунгі концентрація рідкісноземельних елементів дуже низька. Вони містяться у іншому мінералі – еудіаліті, який можна добувати для отримання цих металів.
Крім того, кристали клінопіроксену з Тунгі мають унікальну внутрішню структуру у вигляді пісочного годинника. Це вказує на швидку кристалізацію через виділення газів під час утворення мінералу.
Пошук нових родовищ рідкісноземельних металів
Відкриття дозволяє відстежувати склад і внутрішню структуру клінопіроксену в інших вимерлих вулканах Австралії та світу, щоб визначити, які з них можуть містити великі запаси рідкісноземельних металів.
Це дослідження додає ще один елемент до загальної картини процесів накопичення критично важливих металів. Кращі знання про ці процеси допоможуть нам знайти нові родовища для забезпечення зеленої енергетики майбутнього.
Читайте оригінальну статтю.
