ภูเขาไฟสามารถเปิดเผยได้ว่าจะขุดแร่ธาตุสำหรับเทคโนโลยีพลังงานในอนาคต

ประมาณ 400 กิโลเมตรทางตะวันตกเฉียงเหนือของซิดนีย์ทางใต้ของ Dubbo ตั้งอยู่ในก้อนหินขนาดใหญ่และน่าสนใจที่เกิดขึ้นเมื่อประมาณ 215 ล้านปีก่อนโดยการปะทุของภูเขาไฟ

เป็นที่รู้จักในฐานะเงินฝาก Toongi เว็บไซต์นี้คืออุดมไปด้วยโลกหายากที่เรียกว่า: คอลเลกชันของ 16 องค์ประกอบโลหะที่จำเป็นสำหรับเทคโนโลยีที่ทันสมัยตั้งแต่รถยนต์ไฟฟ้าไปจนถึงแผงโซลาร์เซลล์และโทรศัพท์มือถือ

ความพยายามกำลังดำเนินการเหมืองเงินฝากนี้แต่ความต้องการโลกหายากในทศวรรษหน้าน่าจะเป็นมหาศาล-

เพื่อค้นหามากขึ้นเราต้องเข้าใจว่าทำไมรูปแบบเงินฝากเหล่านี้และทำไม งานวิจัยล่าสุดของเราเกี่ยวกับภูเขาไฟออสเตรเลียที่ตีพิมพ์ในการสื่อสารธรรมชาติโลกและสิ่งแวดล้อมแสดงให้เห็นว่าคริสตัลเล็ก ๆ ที่เกิดขึ้นภายในภูเขาไฟมีเบาะแสเกี่ยวกับการก่อตัวของเงินฝากของหายาก - และวิธีที่เราสามารถหาได้มากขึ้น

โลกหายากและเสื้อคลุมหลอมละลาย

การก่อตัวของธาตุหายากของโลกเริ่มต้นด้วยการหลอมละลายบางส่วนของเสื้อคลุมของโลกซึ่งอยู่ใต้เปลือกโลก

เสื้อคลุมของโลกถูกครอบงำด้วยแร่ธาตุที่อุดมไปด้วยเหล็กและแมกนีเซียม แร่ธาตุเหล่านี้ยังมีองค์ประกอบอื่น ๆ จำนวนเล็กน้อยรวมถึงองค์ประกอบของโลกหายาก

เมื่อเสื้อคลุมละลายเพื่อสร้างแมกมาองค์ประกอบของโลกหายากจะเคลื่อนที่เข้าไปในแมกมาได้อย่างง่ายดาย หากปริมาณการหลอมละลายมีขนาดเล็กแมกมามีสัดส่วนขององค์ประกอบที่หายากสูงกว่าถ้าปริมาณการหลอมละลายมีขนาดใหญ่-ตัวอย่างเช่นที่สันเขากลางทะเลที่แมกมาจำนวนมหาศาลวิ่งไปที่พื้นผิวและสร้างเปลือกโลกมหาสมุทรใหม่

เมื่อแมกมานี้ย้ายไปยังพื้นผิวโลกมันจะเย็นลงและแร่ธาตุใหม่เริ่มก่อตัวขึ้น แร่ธาตุเหล่านี้ส่วนใหญ่ประกอบด้วยออกซิเจน, ซิลิกอน, แคลเซียม, อลูมิเนียม, แมกนีเซียมและเหล็ก

ซึ่งหมายความว่าแมกมาที่เหลือมีความเข้มข้นขององค์ประกอบที่หายากมากขึ้น ของเหลวที่เหลืออยู่นี้จะยังคงขึ้นไปผ่านเปลือกโลกจนกว่าจะแข็งตัวหรือปะทุขึ้นที่พื้นผิว

จากกรีนแลนด์ถึงกลางนิวเซาธ์เวลส์

หากแมกมาเย็นลงและตกผลึกในเปลือกโลกมันสามารถสร้างหินที่มีโลหะวิกฤตในระดับสูง สถานที่แห่งหนึ่งที่สิ่งนี้เกิดขึ้นคือคอมเพล็กซ์ Gardar Igneous ในกรีนแลนด์ตอนใต้ซึ่งมีการสะสมองค์ประกอบของโลกหายากหลายครั้ง

ในใจกลางนิวเซาธ์เวลส์ในออสเตรเลียแมกมาสอุดมไปด้วยองค์ประกอบของหายากของโลกปะทุขึ้นที่พื้นผิว พวกเขาจะได้รับชื่อทางธรณีวิทยา Benolong Volcanic Suite

ภายในห้องชุดนี้มีการฝาก Toongi ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของระบบประปาภูเขาไฟโบราณ นี่คือ "การบุกรุก" ของแมกมา congealed ที่มีระดับโลหะวิกฤตที่สูงมาก

แมกมาสที่อุดมไปด้วยองค์ประกอบของหายากนั้นเป็นเรื่องแปลกและสิ่งที่อุดมไปด้วยการขุดอย่างมีประสิทธิภาพนั้นยังหายากกว่าโดยมีเพียงไม่กี่ตัวอย่างที่รู้จักทั่วโลก แม้จะมีทุกสิ่งที่เรารู้เกี่ยวกับรูปแบบของแมกมาสก็ยังมีงานอีกมากที่ต้องทำเพื่อทำความเข้าใจและทำนายว่าแมกมาสที่อุดมไปด้วยโลหะวิกฤตสามารถพบได้

ประวัติการภูเขาไฟคริสตัล

คุณอาจสงสัยว่านักวิทยาศาสตร์รู้อะไรมากมายเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นกิโลเมตร (บางครั้งหลายสิบกิโลเมตร) ต่ำกว่าเท้าของเรา เราเรียนรู้มากมายเกี่ยวกับการตกแต่งภายในของโลกจากการศึกษาหินซึ่งเดินไปสู่พื้นผิว

กระบวนการที่เกิดขึ้นในแมกมาขณะที่เกิดขึ้นจากการตกแต่งภายในของโลกในองค์ประกอบทางเคมีของแร่ธาตุซึ่งตกผลึกไปพร้อมกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งแร่ธาตุหนึ่ง - Clinopyroxene - มีประสิทธิภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการรักษาเบาะแสเหล่านี้เช่นลูกบอลคริสตัลเล็ก ๆ-

โชคดีที่มีผลึกของ Clinopyroxene ภายในหินหลายแห่งในห้อง Volcanic Volcanic สิ่งนี้ช่วยให้เราสามารถตรวจสอบประวัติของหินที่ไม่ได้เป็นศูนย์กลางและเปรียบเทียบกับการบุกรุกของ Toongi Mineralized

มีอะไรแตกต่างเกี่ยวกับหินที่ Toongi

เราพบว่าหิน Toongi มีความแตกต่างที่สำคัญสองประการ

อย่างแรกคือ clinopyroxenes ในชุดภูเขาไฟที่ไม่ได้เป็นศูนย์กลางมีองค์ประกอบของโลกหายากมากมาย สิ่งนี้บอกเราว่าสำหรับหินส่วนใหญ่ในชุดภูเขาไฟโลหะที่สำคัญถูก "ล็อค" ภายใน clinopyroxene แทนที่จะเหลืออยู่ในส่วนที่เหลือ

ในทางตรงกันข้ามคริสตัล Clinopyroxene จาก Toongi แสดงองค์ประกอบของโลกหายากในระดับต่ำ ที่นี่องค์ประกอบเหล่านี้มีอยู่ในแร่ที่แตกต่างกันEudialyteซึ่งสามารถขุดได้สำหรับองค์ประกอบของหายาก

ประการที่สองและน่าสนใจที่สุดคือ clinopyroxenes จาก Toongi มีโครงสร้างผลึกภายในที่คล้ายกับรูปร่างนาฬิกาทราย- สิ่งนี้เกิดจากองค์ประกอบต่าง ๆ ที่อาศัยอยู่ในบางส่วนของคริสตัล มันเป็นการสังเกตที่น่าตื่นเต้นเพราะมันแสดงให้เห็นว่าการตกผลึกอย่างรวดเร็วเกิดขึ้นเนื่องจากการปล่อยก๊าซในขณะที่ผลึกกำลังก่อตัวขึ้น

ในทางตรงกันข้ามเราไม่พบหลักฐานการตกผลึกอย่างรวดเร็วในหินที่ไม่มีโลกหายากระดับสูง

งานของเราหมายความว่าตอนนี้เราสามารถติดตามองค์ประกอบและการแบ่งเขตของ Clinopyroxene ในภูเขาไฟที่สูญพันธุ์ไปในออสเตรเลียและอื่น ๆ เพื่อค้นหาว่าอันไหนที่อาจสะสมเงินสะสมของธาตุหายาก

การศึกษานี้เพิ่มปริศนาอีกชิ้นหนึ่งเพื่อทำความเข้าใจว่าอย่างไรโลหะวิกฤตสะสมและวิธีที่เราสามารถหาพวกเขาเป็นพลังงานสีเขียวแหล่งพลังงานหมุนเวียนสำหรับอนาคตที่ยั่งยืน

Brenin Simpsonผู้สมัครปริญญาเอกมหาวิทยาลัยควีนส์แลนด์-Carl Spandlerรองศาสตราจารย์มหาวิทยาลัยแอดิเลด, และคลองเทเรซาอาร์คเพื่อนและรองศาสตราจารย์ในอนาคตใน Petrology/ภูเขาไฟมหาวิทยาลัยควีนส์แลนด์

บทความนี้ถูกตีพิมพ์ซ้ำจากบทสนทนาภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่านบทความต้นฉบับ-