火山可以揭示在哪里挖掘未来能源技术的矿物

悉尼西北约400公里，位于达博（Dubbo）以南，是一块巨大而有趣的岩石，大约在2.15亿年前被火山爆发而成。

该网站被称为Toongi存款富含所谓的稀土：从电动汽车到太阳能电池板和手机所必需的16个金属元素的集合。

正在努力挖了这个存款，但是未来几十年对稀土的需求可能是巨大的。

要找到更多信息，我们需要了解这些存款如何以及为什么形成。我们关于澳大利亚火山的最新研究，发表在大自然通信地球和环境，显示在火山内部形成的微小晶体如何提供有关形成稀土沉积物的线索，以及我们如何找到更多的晶体。

稀土和熔化的地幔

稀土元素沉积物的形成始于地球地面的部分融化，该地幔位于地壳下方。

地球的地幔由富含铁和镁的矿物主导。这些矿物质还包含少量其他元素，包括稀土元素。

当地幔融化形成岩浆时，稀土元素很容易移入岩浆中。如果熔化量很小，岩浆比熔化量大的稀土元素比例更高 - 例如，在海洋中部山脊中，大量岩浆猛冲到表面并形成新的海洋壳。

随着岩浆向地球表面迁移，它会冷却，新矿物质开始形成。这些矿物主要由氧，硅，钙，铝，镁和铁组成。

这意味着剩余的岩浆包含更高浓度的稀土元素。这种残留的液体将继续通过外壳上升，直到表面凝固或爆发为止。

从格陵兰到新南威尔士州中部

如果岩浆在地壳中冷却和结晶，则可以形成含有高水平临界金属的岩石。发生这种情况的一个地方是格陵兰南部的Gardar火成岩建筑群，其中包含几个稀土元素沉积物。

在澳大利亚新南威尔士州中部，岩浆在地面爆发了稀有地球元素。他们统称为地质名称贝诺龙火山套件。

在这个套房内是Toongi矿床，这是古代火山管道系统的一部分。这是凝结岩浆的“入侵”，其中包含非常高的关键金属。

富含稀土元素的岩浆并不常见，而那些足够丰富的岩浆富有生产地开采的岩浆仍然稀少，在全球范围内只有一些已知的例子。即使我们知道岩浆的形式，还有更多的工作要做，以更好地理解和预测在关键金属中富含岩浆的位置。

晶体记录火山历史

您可能想知道科学家如何对我们脚下发生的公里（有时数十公里）了解很多。我们从研究岩石进入表面的岩石中学到了很多关于地球内部的知识。

岩浆从地球的内部休假线索中升起的矿物质成分时，矿物质沿途结晶的过程。尤其是一种矿物质 - 斜氧烯 - 在保留这些线索方面特别有效，例如微小的水晶球。

幸运的是，贝诺龙火山套件的许多岩石中都有斜氧烯晶体。这使我们能够检查非矿化岩石的历史，并将其与矿物化的Toongi入侵进行比较。

Toongi的岩石有什么不同

我们发现Toongi岩石有两个重要的区别。

首先，非矿化火山套件中的斜氧烯包含许多稀土元素。这告诉我们，对于火山套件中的大多数岩石，关键金属被“锁定”在Clinopyroxene中，而不是保留在残留熔体中。

相反，来自Toongi的斜氧烯晶体显示出低水平的稀土元素。在这里，这些元素包含在不同的矿物中，eudialyte，可以针对稀土元素开采。

其次，也是最有趣的是，来自Toongi的Clinopyroxenes具有类似于A的内部晶体结构沙漏形。这是由于位于晶体某些部分的不同元素引起的。这是一个令人兴奋的观察结果，因为它表明在形成晶体时气体释放而发生了快速的结晶。

相比之下，我们没有发现没有高水平稀土的岩石中快速结晶的证据。

我们的工作意味着我们现在可以跟踪澳大利亚其他灭绝的火山中斜氧烯的组成和分区，以找出哪些可能积累相关的稀土元素沉积物。

这项研究添加了另一个难题，以了解如何关键金属积累，以及我们如何找到它们为可持续未来的可再生能源提供动力。

布雷宁·辛普森（Brenin Simpson），博士候选人，昆士兰州大学;卡尔·斯潘德勒（Carl Spandler）， 副教授，阿德莱德大学， 和特雷莎运河，弧形岩石学/火山学副教授和副教授，昆士兰州大学

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