Οι ερευνητές δημιούργησαν έναν νέο παγκόσμιο χάρτη που δείχνει ασυνήθιστους πυριγενείς βράχους που σχετίζονται με στοιχεία σπάνιων γαιών, αποκαλύπτοντας μια συναρπαστική σύνδεση με τα παλαιότερα και πυκνότερα μέρη των ηπείρων της Γης.
Η διεθνής ομάδα, με επικεφαλής τους επιστήμονες από το Τμήμα Επιστημών της Γης του Πανεπιστημίου του Κέμπριτζ, διαπίστωσε ότι αυτοί οι πλούσιοι σε σπάνια γη πυριγενή πετρώματα συνδέονται στενά με την ποικιλομορφία της λιθόσφαιρας του άκαμπτου εξωτερικού κελύφους του πλανήτη. Τα ευρήματά τους υποδηλώνουν ότι η παχιά λιθόσφαιρα παίζει σημαντικό ρόλο στο σχηματισμό των τύπων πετρωμάτων ικανών να συγκεντρώνουν πολύτιμα μέταλλα με την πάροδο του χρόνου.
Έρευνα, που δημοσιεύτηκε Φύση και ΓεωγραφίαΜπορεί να βοηθήσει τους επιστήμονες να εντοπίσουν νέα κοιτάσματα σπάνιων γαιών σε όλο τον κόσμο.
«Η έρευνά μας αρχίζει να παρέχει ένα είδος προγνωστικής δύναμης για το πού θα μπορούσαμε να περιμένουμε να συσσωρευτούν αυτοί οι βράχοι και, κατ’ επέκταση, τα σχετικά σπάνια στοιχεία τους», δήλωσε η επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Δρ Έμιλι Μπάουμαν του Cambridge Earth Sciences.
Τα στοιχεία σπάνιων γαιών είναι σημαντικά συστατικά σε πολλές σύγχρονες τεχνολογίες, συμπεριλαμβανομένων των smartphone, των ηλεκτρικών οχημάτων και των ανεμογεννητριών. Καθώς η ζήτηση για τεχνολογίες καθαρής ενέργειας αυξάνεται, οι χώρες αναζητούν όλο και περισσότερο ασφαλή εγχώρια προμήθειες αντί να βασίζονται σε μεγάλο βαθμό στις εισαγωγές από την Κίνα.
Περιέχει αρχαίο ηπειρωτικό φλοιό
Οι επιστήμονες προσπάθησαν εδώ και καιρό να καταλάβουν γιατί βρίσκονται κοιτάσματα σπάνιων γαιών σε ορισμένες περιοχές αλλά όχι σε άλλες.
“Υπάρχει σημαντικό επιστημονικό ενδιαφέρον για το γιατί σχηματίζονται κοιτάσματα σπάνιων γαιών”, δήλωσε ο ανώτερος συγγραφέας της μελέτης Καθηγήτρια Sally Gibson, ανώτερος συγγραφέας της μελέτης στο Cambridge Earth Sciences, η οποία ηγείται επί του παρόντος ένα ερευνητικό έργο ύψους 1 εκατομμυρίου λιρών που επικεντρώνεται σε αυτό το θέμα.
Οι περισσότερες προηγούμενες μελέτες έχουν εξετάσει μεμονωμένες καταθέσεις ή συγκεκριμένες περιοχές. Αυτή η μελέτη εξέτασε το παγκόσμιο πρόβλημα ενώ εξερευνούσε διεργασίες που συμβαίνουν βαθιά κάτω από την επιφάνεια της Γης.
Για να πραγματοποιήσει τη μελέτη, ο Μπάουμαν συγκέντρωσε χημικά δεδομένα από σχεδόν 9.000 δείγματα πυριγενών πετρωμάτων που συλλέχθηκαν παγκοσμίως. Όλα τα πετρώματα εμπλουτίστηκαν σε διαλυμένο CO2Ένα σημαντικό συστατικό που αυξάνει την πιθανότητα συγκέντρωσης στοιχείων σπάνιων γαιών.
«Μέχρι σχετικά πρόσφατα, αυτά τα υποσύνολα πυριγενών πετρωμάτων ήταν απλώς περιέργειες», είπε ο Gibson. “Οι γεωλόγοι τα συνέλεξαν με ενδιαφέρον· οι προπτυχιακοί στα πρακτικά μαθήματα έμειναν έκπληκτοι από αυτά. Όμως τα τελευταία χρόνια έχουν γίνει πολύ επίκαιρα.”
Πολλοί από αυτούς τους βράχους είναι εξαιρετικά ασυνήθιστοι και εντοπίστηκαν αρχικά τον 19ο και τις αρχές του 20ου αιώνα. Τα ονόματά τους προέρχονται συχνά από τα μέρη όπου ανακαλύφθηκαν ή από τα περίεργα ορυκτά που περιέχουν.
«Η ορολογία είναι τόσο ευρεία που θα μπορούσατε σχεδόν να δημιουργήσετε μια νέα γλώσσα από αυτά τα ροκ ονόματα», είπε ο Gibson. «Αυτό, και η επιστημονική τους πολυπλοκότητα, πρόσθεσαν σύγχυση και οι άνθρωποι έτειναν να τα αποφεύγουν».
Τα σεισμικά κύματα αποκαλύπτουν κρυμμένες σπάνιες γήινες ενδείξεις
Οι ερευνητές συνδύασαν τη βάση δεδομένων των βράχων με λεπτομερή σεισμική απεικόνιση του εσωτερικού της Γης. Χρησιμοποιώντας σεισμικά κύματα, η ομάδα μπόρεσε να χαρτογραφήσει το πάχος και τη σύνθεση της λιθόσφαιρας κάτω από τις διάφορες ηπείρους.
«Χρησιμοποιώντας σεισμικά κύματα από σεισμούς, μπορούμε να δημιουργήσουμε μια εικόνα της λιθόσφαιρας, όπως να ξεχωρίσουμε τα χαρακτηριστικά ενός χρυσού βυθού», δήλωσε ο καθηγητής Σεργκέι Λεμπέντεφ, γεωφυσικός που συμμετείχε στη μελέτη. «Από αυτή τη χαρτογράφηση μπορούμε να δούμε ότι το λιθοσφαιρικό πάχος παίζει έναν κατευθυντικό ρόλο στο πού βρίσκουμε αυτές τις αποθέσεις».
Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι πετρώματα με τη σωστή χημεία για εμπλουτισμό σπάνιων γαιών βρίσκονται κυρίως κατά μήκος των απότομων άκρων της πιο πυκνής και παλαιότερης λιθόσφαιρας της Γης.
«Χρειαζόμασταν να συνδυάσουμε αυτά τα δύο κομμάτια του παζλ, τη χημεία του βράχου και τα σεισμικά δεδομένα, για να κάνουμε τη σύνδεση», είπε ο Γκίμπσον. «Οι βράχοι με τη σωστή χημεία για συσσώρευση εμφανίζονται μόνο σε πολύ συγκεκριμένα σημεία, κυρίως κατά μήκος των απότομων άκρων της παχύτερης και παλαιότερης λιθόσφαιρας της Γης».
Πώς σχηματίζονται σιγά σιγά κοιτάσματα σπάνιων γαιών βαθιά κάτω από τη γη
Σύμφωνα με τους ερευνητές, η παχιά λιθόσφαιρα διατηρεί το βράχο του μανδύα υπό υψηλή πίεση και σχετικά δροσερό, περιορίζοντας το πόσο μπορεί να λιώσει. Κάτω από αυτές τις συνθήκες, μόνο μια μικρή ποσότητα μάγματος σχηματίζεται βαθιά κάτω από το έδαφος.
Αυτοί οι θύλακες μάγματος συχνά παγιδεύονται κάτω από τη λιθόσφαιρα, όπου ψύχονται αργά και στερεοποιούνται σε CO.2-πλούσιο πυριγενές πέτρωμα. Τα επόμενα γεωλογικά γεγονότα μπορούν να λιώσουν μερικώς αυτά τα πετρώματα και πάλι, επιτρέποντας στα στοιχεία σπάνιων γαιών να συγκεντρωθούν περισσότερο με την πάροδο του χρόνου μέχρι να σχηματιστούν τελικά οικονομικά πολύτιμα κοιτάσματα.
Η ομάδα σχεδιάζει τώρα να επεκτείνει την έρευνά της για να συμπεριλάβει πετρώματα ηλικίας άνω των 200 εκατομμυρίων ετών, τα οποία περιέχουν πολλά από τα μεγαλύτερα ορυχεία και κοιτάσματα σπάνιων γαιών στον κόσμο.
«Για αυτήν την εργασία επικεντρωθήκαμε κυρίως σε κοιτάσματα που σχηματίστηκαν μετά από μεγάλες φάσεις διάσπασης των μεγάλων ηπείρων της Γης», είπε ο Gibson. Εξηγεί ότι η γεωλογική δραστηριότητα, όπως η οικοδόμηση βουνών και η ηπειρωτική διάσπαση, έχει διαταράξει πολλούς από τους παλαιότερους βράχους, καθιστώντας τους πιο δύσκολο να αναλυθούν. “Τώρα που έχουμε διαπιστώσει την ύπαρξη αυτής της συστηματικής συμπεριφοράς, μπορούμε να πάμε πιο πίσω στο χρόνο. Θα είναι πιο δύσκολο, αλλά ελπίζω ότι αυτό θα είναι ένα βασικό βήμα στην πρόβλεψη ορυκτών φαινομένων.”
