Naukowcy stworzyli nową globalną mapę pokazującą, gdzie znajdują się niezwykłe skały wulkaniczne zawierające pierwiastki ziem rzadkich. Odkryli oni uderzające powiązanie z najstarszymi i najgrubszymi częściami kontynentów Ziemi.
Międzynarodowy zespół, kierowany przez naukowców z Wydziału Nauk o Ziemi Uniwersytetu Cambridge, odkrył, iż te bogate w pierwiastki ziem rzadkich skały magmowe są silnie związane ze zmianami w litosferze, sztywnej zewnętrznej powłoce planety. Ich odkrycia sugerują, iż gruba litosfera odgrywa kluczową rolę w formowaniu skał zdolnych do gromadzenia cennych metali.
Badanie opublikowane w czasopiśmie Nature Geoscience może pomóc naukowcom w identyfikacji nowych złóż pierwiastków ziem rzadkich na całym świecie.
Pierwiastki ziem rzadkich są kluczowymi komponentami wielu nowoczesnych technologii, takich jak telefony, pojazdy elektryczne i turbiny wiatrowe. Wraz ze wzrostem zapotrzebowania na elektronikę i czyste technologie energetyczne, kraje coraz częściej poszukują bezpiecznych źródeł krajowych, zamiast polegać w dużym stopniu na imporcie z Chin.
Wiecej na Spider’s Web:
Podziemny przepis na cenne złoża
Naukowcy od dawna próbują zrozumieć, dlaczego złoża pierwiastków ziem rzadkich występują w niektórych regionach, a w innych nie.
Istnieje spore zainteresowanie naukowców tym, dlaczego złoża pierwiastków ziem rzadkich tworzą się właśnie tam – powiedziała profesor Sally Gibson, główna autorka badania z Cambridge Earth Sciences, która kieruje wartym milion funtów projektem badawczym poświęconym temu zagadnieniu.
Większość wcześniejszych badań dotyczyła pojedynczych złóż lub konkretnych regionów. W niniejszym badaniu problem rozpatrywano w skali globalnej, a jednocześnie analizowano procesy zachodzące głęboko pod powierzchnią Ziemi.
Aby przeprowadzić badanie, naukowcy zebrali informacje chemiczne z około 9000 próbek skał magmowych pobranych na całym świecie. Wszystkie skały były wzbogacone w rozpuszczony CO2 , istotny składnik zwiększający prawdopodobieństwo stężenia pierwiastków ziem rzadkich.
Typowa skała bogata w pierwiastki ziem rzadkich pod mikroskopem. Źródło: Uniwersytet CambridgeDo niedawna ten podzbiór skał magmowych był jedynie ciekawostką. Geolodzy z zapałem je kolekcjonowali; studenci byli nimi zadziwieni na zajęciach praktycznych. Ale w ostatnich latach stały się one bardzo istotne – powiedziała Gibson.
Wiele z tych skał jest niezwykle nietypowych i zostało pierwotnie zidentyfikowanych w XIX i na początku XX wieku. Ich nazwy często pochodziły od miejsc ich odkrycia lub od zawartych w nich dziwnych minerałów.
Terminologia jest tak rozległa, iż z tych nazw skał można by niemal stworzyć nowy język. To, a także ich naukowa złożoność, wprowadziły zamieszanie i ludzie zaczęli ich unikać – mówi Gibson.
Fale sejsmiczne działają jak geologiczny sonar
Naukowcy połączyli bazę danych skał ze szczegółowymi obrazami sejsmicznymi wnętrza Ziemi. Wykorzystując fale sejsmiczne, zespół był w stanie zmapować grubość i strukturę litosfery pod różnymi kontynentami.
Wykorzystując fale sejsmiczne pochodzące z trzęsień ziemi, możemy stworzyć przekrój litosfery, podobnie jak sonar potrafi wychwycić struktury dna morskiego. Z tego mapowania wynika, iż grubość litosfery odgrywa kluczową rolę w określaniu lokalizacji tych osadów – powiedział profesor Siergiej Lebiediew, geofizyk biorący udział w badaniu.
Naukowcy odkryli, iż skały o odpowiednim składzie chemicznym, sprzyjającym wzbogacaniu pierwiastków ziem rzadkich, występują głównie wzdłuż stromych krawędzi najgrubszej i najstarszej litosfery Ziemi.
Musieliśmy połączyć te dwa elementy układanki: skład chemiczny skał i dane sejsmiczne, aby nawiązać połączenie. Skały o odpowiednim składzie chemicznym do wzbogacenia występują tylko w ściśle określonych miejscach, głównie wzdłuż stromych krawędzi najgrubszej i najstarszej litosfery Ziemi – podkreśla Gibson.
Tajemnica najstarszych fragmentów kontynentów
Według naukowców, gruba litosfera utrzymuje skały płaszcza w warunkach wysokiego ciśnienia i stosunkowo niskiej temperatury, ograniczając tempo topnienia. W tych warunkach głęboko pod ziemią tworzą się jedynie niewielkie ilości magmy.
Te skupiska magmy często zostają uwięzione pod litosferą, gdzie powoli stygną i zestalają się, tworząc bogate w CO2 skały magmowe. Późniejsze zjawiska geologiczne mogą częściowo stopić te skały, umożliwiając z czasem jeszcze większą koncentrację pierwiastków ziem rzadkich, aż w końcu powstaną z nich złoża o wysokiej wartości ekonomicznej.
Zespół planuje teraz rozszerzyć swoje badania o skały starsze niż 200 mln lat, w których znajdują się liczne największe na świecie kopalnie i złoża pierwiastków ziem rzadkich.
