Новий атлас пов'язав родовища рідкісноземельних елементів із давніми ядрами континентів

Глобальна карта надр підкаже країнам шлях до незалежності від імпорту рідкісноземельних металів

Джерело: phys.org

Новий атлас відображає глобальний розподіл незвичайних магматичних порід, що містять критично важливі метали, виявляючи їхнє формування поблизу товстих і давніх ядер великих континентів світу. Дослідники з Кембридзького університету склали карту поширень магматичних порід, багатих на вуглекислий газ, які є основним світовим джерелом рідкісноземельних елементів. Вони з'ясували, що цей розподіл тісно пов'язаний із варіаціями жесткого зовнішнього шару Землі — літосфери. Велика товщина літосфери є ключовим фактором для створення правильних умов збагачення, що дозволяє кишеням розплавленої породи затримуватися на глибині.

Результати дослідження, опубліковані в журналі Nature Geoscience, можуть бути використані для спрямування пошуків нових рідкісноземельних родовищ у всьому світі. Провідний автор Емілі Боумен зазначила, що наукова праця починає забезпечувати певну прогнозувальну силу для визначення місць зародження цих металів. Рідкісноземельні елементи використовуються у виробництві багатьох повсякденних і передових технологій, включаючи смартфони та рішення для чистої енергії, як-от вітряні турбіни та електромобілі. Наразі більша частина світу залежить від імпорту цих металів із Китаю, тому країни прагнуть перейти на внутрішні джерела для безпеки постачання.

Попередні дослідження, як правило, зосереджувалися на формуванні рідкісноземельних елементів на конкретній ділянці або в певному регіоні планети. Проте кембридзька команда масштабувала це питання до глобального рівня, шукаючи глибокі підказки для пояснення поверхневої геології. Боумен зібрала хімічні дані про 9000 зразків магматичних порід з усього світу, які збагачені розчиненим вуглекислим газом. Цей компонент є ключовим інгредієнтом, що посилює потенціал концентрації рідкісних елементів. Донедавна ця підгрупа порід вважалася геологічною дивовижею, яка лише спантеличувала студентів на практичних заняттях.

Ці породи мають безліч дивних форм і були вперше класифіковані у дев'ятнадцятому та на початку двадцятого століть за назвами місць збору або незвичайних мінералів. Термінологія настільки розрослася, що з назв цих порід можна було б створити нову мову, що раніше лише додавало плутанини дослідникам. Команда вчених, до якої увійшли геофізики Сергій Лебедєв та Сиюань Суй, нанесла хімічні дані на карту разом із детальною інформацією про внутрішню структуру Землі. Використовуючи сейсмічні хвилі від землетрусів, вони створили зріз літосфери, схожий на зображення морського дна за допомогою сонара.

Картування чітко продемонструвало, що товщина літосфери відіграє визначальну роль у тому, де саме залягають ці цінні копалини. Породи з правильним хімічним складом для збагачення трапляються лише в дуже специфічних місцях, переважно вздовж крутих країв найтовстішої та найдавнішої літосфери Землі. Товсті частини літосфери утримують підстилаючі мантійні породи під високим тиском і у відносній прохолоді, пригнічуючи масштабне танення. За таких умов може розплавитися лише крихітна кількість мантії, утворюючи невеликі кишені магми, які застигають у вигляді порід, багатих на вуглекислий газ.

Коли ці породи повторно плавляться пізніше під впливом внутрішнього тепла, метали проходять процес повторного концентрування, стаючи корисним рудним родовищем. Тепер команда вчених планує розширити свою карту, включивши до неї породи, вік яких перевищує 200 мільйонів років. Саме такі структури містять більшість економічно вигідних родовищ рідкісноземельних елементів та шахт у глобальному масштабі. Спочатку дослідники зосереджувалися на відкладеннях після розпаду великих континентів, оскільки пізніші тектонічні процеси, такі як горотворення та рифтогенез, перемішали давніші породи, ускладнивши їхній аналіз.