Vulcanii care sunt bogate în fier ar putea fi locații principale pentru a găsi concentrații mari de elemente de pământuri rare. Experimente recente de laborator au demonstrat că atunci când magmele bogate în fier experimentează presiuni și temperaturi vulcanice, depozitul rezultat de oxid de fier-apatit (IOA) se separă în două topituri neamestecabile, dintre care una este foarte îmbogățită în elemente de pământuri rare (REE).
„Conținutul de elemente de pământ rar poate fi de aproape 200 de ori mai mare decât în topiturile bogate în silicați”, a spus Shengchao Yandoctorand la Institutul de Geologie și Geofizică al Academiei Chineze de Științe și cercetător principal al noilor experimente.
Cercetarea, care a fost publicată în Scrisori de perspective geochimicesusține ideea că depozitele de oxid de fier și apatită, un mineral de fosfat de fier extras la nivel global pentru fierul său, ar putea fi ținte bogate pentru explorarea REE.
Nu rar, dar greu de al meu
Elementele pământurilor rare, seria lantanidelor, precum și ytriul și scandiul, sunt cheia pentru a tranziția la energie verde deoarece sunt necesari pentru producerea de magneți pentru vehicule electrice și turbine eoliene, panouri solare și baterii de stocare. Odată cu nevoia tot mai mare de a aborda criza climaticăeconomiile din întreaga lume se confruntă cu o cerere în creștere pentru REE.
Dar aprovizionarea este greu de găsit. În ciuda numelui, REE nu sunt rare. Aceste metale exista in intreaga lume dar se găsesc adesea în concentrații mici sau sunt blocate în alte minerale. Acest lucru face ca extracția REE să fie nesustenabilă din punct de vedere economic și ecologic pentru majoritatea țărilor. În prezent, 63% din mineritul REE din lume apare în China.
Cu toate acestea, roci îmbogățite în REE au fost găsite în mod neașteptat la minele de fier din Kiruna, Suedia; El Laco, Chile; şi în altă parte. Îmbogățirea face aceste REE mai ușor de extras.
Aceste mine sunt amplasate pe vulcani dispăruți, bogați în fier, care au depozite mari de IOA.
„În multe cazuri când găsim elemente de pământuri rare sau metale în general, le găsim întâmplător”, a explicat Michael Anenburgun petrolog experimental la Universitatea Națională Australiană din Canberra și coautor al noii cercetări. „Minele alea exploatează oxid de fier. Mineresc magnetit. Nu s-au uitat niciodată [to see] dacă au măcar elemente de pământ rare.”
Înrudit: Elementele din pământuri rare ar putea fi ascunse în minele de cărbune
Descoperirea de REE concentrate în interiorul depozitelor IOA a determinat minerit experții și geologii să întrebe: „Este doar întâmplător sau există ceva în magmele acelea care le fac așa?” spuse Anenburg.
Pentru a explora posibilele condiții în care REEs au devenit separate și concentrate în depozitele IOA, cercetătorii au supus amestecurilor magmatice la presiuni și temperaturi vulcanice în laborator. Ei au observat că în acele condiții, magmele s-au separat în două componente neamestecabile sau nemiscibile: o topitură de fosfat de fier (FeP) și o topitură de silicați.
REE-urile s-au concentrat mai puternic în topitura de fosfat de fier decât în topitura bogată în silicați, a spus Yan, iar REE mai ușoare s-au concentrat mai puternic decât cele mai grele. Topitura FeP a fost îmbogățită în lantan, cea mai ușoară din seria lantanidelor, de aproximativ 200 de ori mai mult decât a fost silicatul, iar lutețiul, cea mai grea lantanidă, a fost îmbogățită de aproximativ 100 de ori mai mult. (Itriul și scandiul, cele mai ușoare REE non-lanthanide, în mod inexplicabil nu au urmat această tendință.)
Potențial neexploatat
Deși aceste experimente sunt nu este primul care arăta că IOA sunt bogate în elemente de pământuri rare, ele pot ajuta geologii să înțeleagă un singur mecanism prin care aceste topituri se îmbogăţesc.
„În general, cred că este o contribuție fantastic de utilă și aruncă o lumină importantă asupra procesului dezbătut al genezei IOA și în special asupra procesului și amplorii îmbogățirii REE în această clasă enigmatică de zăcăminte.” Tobias Kellerun geochimist computațional de la Universitatea din Glasgow din Scoția care nu a fost implicat în cercetare, a scris într-un e-mail.
Aceste experimente adaugă greutate ipotezei unei origini vulcanice pentru depozitele de IOA, a explicat Keller, și oferă „o confirmare importantă că împărțirea REE între astfel de perechi de lichide nemiscibile favorizează puternic topirea bogată în FeP”. Această cercetare ajută la explicarea apariției apatitei îmbogățite cu REE în Kiruna, Suedia, a adăugat Keller. Dar modul în care aceste topituri distincte formează corpuri separate de magnetită bogată în fier și apatită bogată în REE este încă un mister, a scris el.
Vulcanii bogați în fier pe care se găsesc depozitele IOA sunt acum dispăruți, a remarcat Yan. Modelând vulcani bogați în fier de-a lungul evoluției lor, el a spus că speră să exploreze modul în care s-ar fi putut schimba îmbogățirea REE de-a lungul istoriei Pământului.
„Putem încerca să găsim condițiile optime de formare a zăcămintelor, astfel încât oamenii să poată reduce sau restrânge locația de explorare a acestor zăcăminte”, a spus Yan.
„Elementele pământurilor rare sunt metale critice”, a spus Anenburg. Este posibil ca o țară să nu aibă nevoie de o ofertă mare acum, dar cererea globală va continua să crească. A ști dacă o mină de fier activă ar putea fi, de asemenea, o sursă neexploatată de REE, ar putea plăti dividende în viitor.
„Este un câștig pentru toate”, a spus el, „pentru că oricum compania obține mai multă valoare din lucrurile pe care le extrag. Și apoi mediul câștigă, pentru că nu trebuie să punem o nouă gaură în pământ”.
Acest articol a fost publicat inițial pe Eos.org. Citiți articol original.