Αρχαίες τεκτονικές διεργασίες το κλειδί για τον εντοπισμό σπάνιων ορυκτών
Νέα έρευνα από το Πανεπιστήμιο της Αδελαΐδας αποκάλυψε ότι γεωλογικές διεργασίες που χρονολογούνται δισεκατομμύρια χρόνια πριν είναι κρίσιμες για τον εντοπισμό των σπάνιων γαιών που απαιτούνται για τις σύγχρονες τεχνολογίες και την παγκόσμια μετάβαση σε καθαρές μορφές ενέργειας.
Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο Science Advances , δείχνει μια ισχυρή παγκόσμια σύνδεση μεταξύ των αρχαίων ζωνών καταβύθισης - όπου συγκρούονται οι τεκτονικές πλάκες - και του σχηματισμού κοιτασμάτων σπάνιων γαιών (REE) και καρβονατιτών, ενός τύπου θερμού τηγμένου πετρώματος που ονομάζεται μάγμα, το οποίο είναι γνωστό ότι φιλοξενεί αυτούς τους πολύτιμους πόρους.
Τα στοιχεία σπάνιων γαιών είναι απαραίτητα συστατικά σε τεχνολογίες όπως τα ηλεκτρικά οχήματα, οι ανεμογεννήτριες, τα smartphones και τα αμυντικά συστήματα. Ωστόσο, ο εντοπισμός οικονομικά βιώσιμων κοιτασμάτων παραμένει μια σημαντική παγκόσμια πρόκληση.
Με επικεφαλής τον καθηγητή Carl Spandler από τη Σχολή Φυσικής, Χημείας και Επιστημών της Γης, η ερευνητική ομάδα ανακατασκεύασε τη γεωλογική ιστορία της Γης τα τελευταία δύο δισεκατομμύρια χρόνια χρησιμοποιώντας προηγμένη μοντελοποίηση τεκτονικών πλακών.
Εντόπισαν περιοχές του μανδύα της Γης που είχαν γονιμοποιηθεί από διεργασίες καταβύθισης, όπου υλικό από μια τεκτονική πλάκα ωθείται κάτω από μια άλλη, απελευθερώνοντας υγρά και στοιχεία στον υπερκείμενο μανδύα.
Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου της Αδελαΐδας διαπίστωσαν ότι αυτές οι γονιμοποιημένες περιοχές του μανδύα βρίσκονται πλέον κάτω από περίπου το 67% των ανθρακικών πετρωμάτων και το 72% των αποθέσεων σπάνιων γαιών που σχηματίστηκαν τα τελευταία 1,8 δισεκατομμύρια χρόνια. Για τα παλαιότερα αποθέματα, το ποσοστό αυτό αυξάνεται στο 92%.
Ο καθηγητής Σπάντλερ δήλωσε ότι τα ευρήματα παρέχουν αδιάσειστα στοιχεία ότι οι αρχαίες ζώνες καταβύθισης παίζουν θεμελιώδη ρόλο στη δημιουργία των συνθηκών που απαιτούνται για τον σχηματισμό κοιτασμάτων σπάνιων γαιών.
«Αυτή η έρευνα δείχνει ότι τα συστατικά για αυτά τα κρίσιμα ορυκτά κοιτάσματα δημιουργήθηκαν πριν από πολλά εκατομμύρια έως και δισεκατομμύρια χρόνια», δήλωσε ο καθηγητής Σπάντλερ. «Εντοπίζοντας πού συνέβησαν αυτές οι αρχαίες διεργασίες, μπορούμε να περιορίσουμε σημαντικά τις περιοχές αναζήτησης για μελλοντικές ανακαλύψεις».
Η μελέτη αμφισβητεί επίσης προηγούμενες θεωρίες που συνέδεαν αυτές τις αποθέσεις κυρίως με τα μανδυακά λοφία - στήλες θερμού υλικού που ανεβαίνουν από τα βάθη της Γης.
Αντ' αυτού, η έρευνα υπογραμμίζει μια διαδικασία δύο σταδίων: μια αρχική γονιμοποίηση του μανδύα κατά την καταβύθιση, ακολουθούμενη - μερικές φορές εκατοντάδες εκατομμύρια ή και δισεκατομμύρια χρόνια αργότερα - από ένα ξεχωριστό γεγονός που πυροδοτεί την τήξη και τον σχηματισμό μάγματος.
Οι 10 πλουσιότερες χώρες σε ορυκτό πλούτο.
«Αυτή η χρονική καθυστέρηση είναι μια από τις πιο εκπληκτικές πτυχές των ευρημάτων μας», δήλωσε ο καθηγητής Spandler. «Δείχνει ότι ο μανδύας της Γης μπορεί να αποθηκεύσει αυτές τις εμπλουτισμένες ζώνες για απίστευτα μεγάλα χρονικά διαστήματα πριν προκύψουν οι κατάλληλες συνθήκες για τον σχηματισμό ορυκτών κοιτασμάτων».
Η ερευνητική ομάδα χαρτογράφησε αυτές τις περιοχές σε όλο τον κόσμο, διαπιστώνοντας ότι καλύπτουν περίπου το 35% του ηπειρωτικού φλοιού της Γης. Είναι σημαντικό ότι περιοχές όπου επικαλύπτονταν από πολλαπλά γεγονότα καταβύθισης βρέθηκαν να φιλοξενούν ιδιαίτερα υψηλές συγκεντρώσεις αποθέσεων REE.
Ο συν-συγγραφέας Δρ Άντριου Μέρντιθ δήλωσε ότι το έργο έχει σημαντικές επιπτώσεις στην εξερεύνηση ορυκτών.
«Εστιάζοντας σε αυτές τις αρχαίες τεκτονικές ζώνες, οι εταιρείες εξερεύνησης και οι κυβερνήσεις μπορούν να υιοθετήσουν μια πιο στοχευμένη και αποτελεσματική προσέγγιση για την εύρεση νέων κοιτασμάτων», δήλωσε ο Δρ. Μέρντιθ. «Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό καθώς η ζήτηση για στοιχεία σπάνιων γαιών συνεχίζει να αυξάνεται».
Τα ευρήματα παρέχουν επίσης νέες γνώσεις σχετικά με την γεωλογική εξέλιξη της Γης, συμπεριλαμβανομένου του πώς οι ήπειροι έχουν διαμορφωθεί κατά τη διάρκεια δισεκατομμυρίων ετών και του πώς οι βαθιές διεργασίες της Γης επηρεάζουν τους επιφανειακούς πόρους.
Πέρα από την εξερεύνηση των πόρων, η μελέτη υπογραμμίζει τη μακροπρόθεσμη αποθήκευση άνθρακα και νερού στον μανδύα της Γης, με επιπτώσεις στην κατανόηση του κλίματος και της ηφαιστειακής δραστηριότητας του παρελθόντος.
Η έρευνα διεξήχθη σε συνεργασία με το Κέντρο ARC στο θέμα «Κρίσιμοι Πόροι για το Μέλλον» .
‘Linking carbonatites, rare earth ores, and subduction-fertilized mantle lithosphere’ is published in Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.aeb2942
Πανεπιστήμιο της Αδελαΐδας
https://criticalresources.org.au/
https://www.eurekalert.org/news-releases/1123074