Proveržis geologijoje. Žinome, kur yra paslėpti retųjų žemės metalų telkiniai ()
Mokslininkai aptiko mechanizmą, kuris gali gerokai palengvinti vertingiausių retųjų žemės elementų telkinių paiešką. Šie elementai yra gyvybiškai svarbūs šiuolaikinėms technologijoms, energetikai bei ginkluotei.
© DI (Atvira licencija)
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Naujas tyrimas, paskelbtas žurnale „Science Advances“, nurodo šių telkinių ryšį su senovės procesais, vykusiais giliai po Žemės paviršiumi.
Adelaidės universiteto mokslininkai išnagrinėjo prieš milijardus metų vykusius geologinius procesus. Tyrimas atskleidžia, kad šiuolaikinėse technologijose naudojami retieji žemės elementai yra tiesiogiai susiję su šiais procesais. Specialistai nurodo stiprų pasaulinį ryšį tarp senovinių subdukcijos zonų ir dabartinių retųjų žaliavų bei karbonatitų – specifinių magmų, kuriose šie mineralai dažnai aptinkami – telkinių. Šis atradimas gali padėti gerokai susiaurinti paieškų lauką.
Senovinės subdukcijos zonos kaip žaliavų žemėlapis
Profesoriaus Carlo Spandlerio vadovaujama komanda, pasitelkdama pažangų modeliavimą, išanalizavo Žemės tektoninę istoriją – tektoninių plokščių judėjimą ir subdukcijos zonas per pastaruosius 2 milijardus metų. Gautus duomenis jie palygino su dabartiniais retųjų žemės elementų telkiniais bei vietomis Žemės mantijoje, kur aptinkami tam tikri magmos tipai. Daugiausia dėmesio buvo skirta šarminei ir karbonatitinei magmai, nes būtent jose kristalizuojasi retieji žemės elementai. Šios magmos pasižymi natrio, kalio ir karbonatinių mineralų, tokių kaip kalcitas ir dolomitas, gausa.
|
„Šis tyrimas rodo, kad šių svarbių mineralinių telkinių sudedamosios dalys susiformavo prieš daugybę milijonų ar net milijardų metų“, – universiteto pranešime teigė pagrindinis tyrimo autorius Carlas Spandleris, Adelaidės universiteto (Australija) mineralogijos, petrologijos, geochemijos ir ekonominės geologijos profesorius.
„Identifikavę vietas, kuriose vyko šie senoviniai procesai, galime gerokai susiaurinti būsimų atradimų paieškos plotus“, – pridūrė jis.
Netikėta delsa: milijonai „miego“ metų
Komanda nustatė, kad medžiagos, patenkančios į subdukcijos zonas, „tręšė“ Žemės mantiją, taip suformuodamos elementų turtingas sritis. Darbo autoriai nurodė, kad šių telkinių šaltiniai gali formuotis virš senovinių subdukcijos zonų – vietų, kur viena tektoninė plokštė palenda po kita. Tokioje aplinkoje į viršuje esančią mantiją patenka skysčiai, įskaitant vandenį ir halogenus, kurie reaguoja su uolienomis ir praturtina mantijos medžiagą.
Taip paruoštos sritys gali išlikti stabilios labai ilgą laiką. Tik vėliau jos pradeda dalinai lydytis ir suformuoja šarminę arba karbonatitinę magmą, o kitame etape – ir retųjų žemės elementų telkinius. Komanda nustatė, kad šiandien žinomi telkiniai ir magmos „kišenės“ dažnai yra virš senovinių subdukcijos zonų. Remiantis rezultatais, 67 proc. žinomų šarminės ir karbonatitinės magmos kūnų bei 72 proc. žinomų telkinių yra virš tokios praturtintos mantijos medžiagos.
Kai tyrėjai analizę apribojo tik telkiniais, senesniais nei 540 mln. metų, priklausomybė tapo dar akivaizdesnė. Net 92 proc. šių senesnių telkinių yra virš anksčiau praturtintų mantijos sričių. Autoriai pridūrė, kad senesni telkiniai dažnai būna didesni ir aukštesnės kokybės nei jaunesni.
Ką paneigia naujasis tyrimas?
Tai keičia dabartinį retųjų žemės metalų telkinių paieškos būdą. Naujos išvados ginčija ankstesnį aiškinimą, kuris telkinius siejo daugiausia su mantijos pliumais – iš Žemės gelmių kylančiais itin karštos išsilydžiusios uolienos stulpais. Autoriai neatmetė jų įtakos, tačiau nurodė, kad nėra aiškaus abiejų reiškinių sutapimo, o pliumai gali būti per karšti, kad suformuotų tiriamą magmą.
Tyrėjai taip pat atkreipė dėmesį į didelį laiko tarpą tarp senovinės subdukcijos ir vėlesnio telkinių susidarymo. Jų nuomone, tai rodo, kad praturtinti mantijos regionai gali išlikti labai ilgai, kol atsiranda sąlygos medžiagai dalinai ištirpti ir susiformuoti telkiniui.
„Šis laiko tarpas yra vienas labiausiai stebinančių mūsų atradimo aspektų“, – sakė C. Spandleris. „Tai rodo, kad Žemės mantija gali saugoti šias praturtintas zonas neįtikėtinai ilgai, kol susidaro tinkamos sąlygos mineraliniams telkiniams atsirasti.“
Pasak autorių, tokia medžiaga gali pradėti lydytis dėl įvairių priežasčių: mantijos pliumų poveikio, kontinentų tempimosi ir plonėjimo arba slėgio kritimo pasitraukus ledynams. Rezultatai gali padėti valstybėms ir įmonėms sutelkti paieškas ties senovinėmis subdukcijos zonomis, stabilios plutos sritimis ir vėsiau formuojama magma.
Reikšmė technologijoms ir energetikos transformacijai
Retieji žemės elementai yra kritiškai svarbūs ateities technologijų gamybai – nuo elektromobilių ir vėjo turbinų iki išmaniųjų telefonų bei gynybos sistemų. Jie turi strateginę reikšmę, o jų prieinamumas yra labai ribotas. Tuo pat metu jų gavyba išlieka sudėtinga ir brangi.
„Rezultatai gali padėti šalims ir korporacijoms rasti daugiau retųjų žemės elementų telkinių. Susikoncentravusios į šias senovines tektonines zonas, žvalgybos įmonės ir vyriausybės gali taikyti tikslingesnį bei efektyvesnį požiūrį ieškant naujų išteklių“, – teigė tyrimo bendraautoris Andrew Merdithas, Adelaidės universiteto Fizikos, chemijos ir Žemės mokslų fakulteto mokslininkas.
Prie kritinių žaliavų priskiriama 17 retųjų žemės metalų (REE), tarp jų: skandis (Sc), itris (Y) bei lantanoidų grupė: lantanas (La), ceris (Ce), prazeodimis (Pr), neodimis (Nd), prometis (Pm), samaris (Sm), europis (Eu), gadolinis (Gd), terbis (Tb), diprozis (Dy), holmis (Ho), erbis (Er), tulis (Tm), iterbis (Yb) ir liutecis (Lu).
