Мантия Земли может содержать большое количество "зеленых металлов"
В глобальном стремлении к устойчивым энергетическим решениям доступность основных металлов играет ключевую роль. Компоненты аккумуляторов, солнечных батарей, электромобилей и других "зеленых" технологий в значительной степени зависят от этих важнейших элементов. Однако по мере роста спроса на эти металлы традиционные методы разведки полезных ископаемых становятся все более сложными для удовлетворения таких потребностей.
Недавнее исследование, проведенное под руководством доктора Исры Эзада из Университета Маккуори, дает новую надежду, предполагая, что мантия Земли может содержать богатые запасы "зеленых металлов".
Карбонатные расплавы
Мантия Земли, обширный слой под земной корой, состоит преимущественно из силикатных пород. Однако в некоторых регионах следовые количества углерода и воды вызывают плавление при более низких температурах. Эти специализированные расплавленные смеси, называемые карбонатными расплавами, обладают особыми химическими свойствами, которые делают их неожиданно эффективными для концентрации ценных металлов.
Команда доктора Эзада стремилась понять, как именно карбонатные расплавы извлекают и переносят металлы из окружающих мантийных пород. Исследователи точно воспроизвели глубинные условия Земли, условия высокого давления и высокой температуры. Они заметили, что в этих условиях карбонатные расплавы становятся исключительными растворителями.
Открытие зеленых металлов
Исследователи имитировали мантийную среду с помощью специального экспериментального оборудования, предназначенного для создания огромных давлений. Они начали с двух типов природных мантийных составов: слюдяного пироксенита - породы, богатой слюдяными минералами, из западной Уганды, и плодородного шпинелевого лерцолита, характеризующегося минералом шпинель из Камеруна.
"Мы знали, что карбонатные расплавы содержат редкоземельные элементы, но это исследование идет дальше", - говорит доктор Эзад. Мы показали, что эта расплавленная порода, содержащая углерод, поглощает серу в ее окисленной форме, а также растворяет драгоценные и цветные металлы - "зеленые" металлы будущего - извлеченные из мантии".
Команда наткнулась на неожиданную находку. Сначала они обнаружили, что сера, особенно в ее окисленном состоянии, является ключевым элементом процесса. Эта форма серы значительно улучшает способность карбонатных расплавов собирать металлы.
Эти расплавы становятся более эффективными при растворении и удержании различных металлов. В том числе и металлы, критически важные для "зеленых" технологий. Таким образом, роль серы очень важна при поиске материалов для экологически чистых инноваций.
Последствия для рудных месторождений
Эти выводы имеют глубокие последствия для области формирования рудных месторождений. Когда карбонатные расплавы, обогащенные металлами, поднимаются из мантии в земную кору, геологические процессы могут привести к охлаждению и кристаллизации.
Это может привести к локальной концентрации металлов, образуя ценные рудные залежи, на которые претендуют горнодобывающие компании.
"Это исследование показывает, что отслеживание карбонатных расплавов может дать нам лучшее понимание крупномасштабного перераспределения металлов и процессов образования руд на протяжении истории Земли, - отметил доктор Эзад.
Эти процессы происходят в огромных геологических временных масштабах, но их результаты могут привести к образованию различных типов рудных месторождений, актуальных для современной горнодобывающей промышленности".
Будущее "зеленых" металлов
Исследование способно изменить стратегии геологоразведки, поскольку мы стремимся получить устойчивые источники металлов для технологий возобновляемой энергетики.
"По мере того как мир переходит от ископаемого топлива к батареям, ветряным и солнечным технологиям, спрос на эти важнейшие металлы стремительно растет, а найти надежные источники становится все труднее", - говорит доктор Эзад.
"Эти новые данные открывают перед нами ранее не рассматривавшееся пространство для разведки цветных и драгоценных металлов - месторождения из карбонатных расплавов".
Это особенно важно, поскольку такие металлы, как никель и кобальт, имеют решающее значение для крупномасштабных батарей, а возобновляемая энергетика потребует огромного количества этих элементов.
Потенциал, скрытый в недрах Земли
Хотя традиционная разведка полезных ископаемых часто сосредоточена на приповерхностных месторождениях, данное исследование подчеркивает потенциал, скрытый в недрах Земли.
Понимание динамики карбонатных расплавов и их роли в переносе металлов может проложить путь к целенаправленным и более эффективным стратегиям разведки.
Полученные результаты служат напоминанием о сложных и взаимосвязанных процессах, происходящих на нашей планете, и о том, что раскрытие этих секретов может иметь большое значение для обеспечения устойчивого будущего.
