火山可以揭示在哪裡挖掘未來能源技術的礦物

悉尼西北約400公里，位於達博（Dubbo）以南，是一塊巨大而有趣的岩石，大約在2.15億年前被火山爆發而成。

該網站被稱為Toongi存款富含所謂的稀土：從電動汽車到太陽能電池板和手機所必需的16個金屬元素的集合。

正在努力挖了這個存款，但是未來幾十年對稀土的需求可能是巨大的。

要找到更多信息，我們需要了解這些存款如何以及為什麼形成。我們關於澳大利亞火山的最新研究，發表在大自然通信地球和環境，顯示在火山內部形成的微小晶體如何提供有關形成稀土沉積物的線索，以及我們如何找到更多的晶體。

稀土和熔化的地幔

稀土元素沉積物的形成始於地球地面的部分融化，該地幔位於地殼下方。

地球的地幔由富含鐵和鎂的礦物主導。這些礦物質還包含少量其他元素，包括稀土元素。

當地幔融化形成岩漿時，稀土元素很容易移入岩漿中。如果熔化量很小，岩漿比熔化量大的稀土元素比例更高 - 例如，在海洋中部山脊上，大量岩漿猛衝到表面並形成新的海洋殼。

隨著岩漿向地球表面遷移，它會冷卻，新礦物質開始形成。這些礦物主要由氧，矽，鈣，鋁，鎂和鐵組成。

這意味著剩餘的岩漿包含更高濃度的稀土元素。這種殘留的液體將繼續通過外殼上升，直到表面凝固或爆發為止。

從格陵蘭到新南威爾士州中部

如果岩漿在地殼中冷卻和結晶，則可以形成含有高水平臨界金屬的岩石。發生這種情況的一個地方是格陵蘭南部的Gardar火成岩建築群，其中包含幾個稀土元素沉積物。

在澳大利亞新南威爾士州中部，岩漿在地面爆發了稀有地球元素。他們統稱為地質名稱貝諾龍火山套件。

在這個套房內是Toongi礦床，這是古代火山管道系統的一部分。這是凝結岩漿的“入侵”，其中包含非常高的關鍵金屬。

富含稀土元素的岩漿並不常見，而那些足夠豐富的岩漿富有生產地開采的岩漿仍然稀少，在全球範圍內只有一些已知的例子。即使我們知道岩漿的形式，還有更多的工作要做，以更好地理解和預測在關鍵金屬中富含岩漿的位置。

晶體記錄火山歷史

您可能想知道科學家如何對我們腳下發生的公里（有時數十公里）了解很多。我們從研究岩石進入表面的岩石中學到了很多關於地球內部的知識。

岩漿從地球的內部休假線索中升起的礦物質成分時，礦物質沿途結晶的過程。尤其是一種礦物質 - 斜氧烯 - 在保留這些線索方面特別有效，例如微小的水晶球。

幸運的是，貝諾龍火山套件的許多岩石中都有斜氧烯晶體。這使我們能夠檢查非礦化岩石的歷史，並將其與礦物化的Toongi入侵進行比較。

Toongi的岩石有什麼不同

我們發現Toongi岩石有兩個重要的區別。

首先，非礦化火山套件中的斜氧烯包含許多稀土元素。這告訴我們，對於火山套件中的大多數岩石，關鍵金屬被“鎖定”在Clinopyroxene中，而不是保留在殘留熔體中。

相反，來自Toongi的斜氧烯晶體顯示出低水平的稀土元素。在這裡，這些元素包含在不同的礦物中，eudialyte，可以針對稀土元素開採。

其次，也是最有趣的是，來自Toongi的Clinopyroxenes具有類似於A的內部晶體結構沙漏形。這是由於位於晶體某些部分的不同元素引起的。這是一個令人興奮的觀察結果，因為它表明在形成晶體時氣體釋放而發生了快速的結晶。

相比之下，我們沒有發現沒有高水平稀土的岩石中快速結晶的證據。

我們的工作意味著我們現在可以跟踪澳大利亞其他滅絕的火山中斜氧烯的組成和分區，以找出哪些可能積累相關的稀土元素沉積物。

這項研究添加了另一個難題，以了解如何關鍵金屬積累，以及我們如何找到它們為可持續未來的可再生能源提供動力。

布雷寧·辛普森（Brenin Simpson），博士候選人，昆士蘭州大學;卡爾·斯潘德勒（Carl Spandler）， 副教授，阿德萊德大學， 和特雷莎運河，弧形岩石學/火山學副教授和副教授，昆士蘭州大學

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