Οι επιστήμονες μπορεί να έχουν βρει τον κρυφό χάρτη της Γης για τα σπάνια μέταλλα που τροφοδοτούν τα τηλέφωνα, τα ηλεκτρικά οχήματα και την καθαρή ενέργεια
Οι επιστήμονες έχουν δημιουργήσει έναν παγκόσμιο «χάρτη θησαυρού» για τα στοιχεία σπάνιων γαιών, αποκαλύπτοντας πού είναι πιο πιθανό να σχηματιστούν τα παράξενα ηφαιστειακά πετρώματα που τα περιέχουν.
Συνδυάζοντας χιλιάδες δείγματα πετρωμάτων με σεισμικές εικόνες του βαθύτερου εσωτερικού της Γης, η ομάδα ανακάλυψε ότι αυτά τα πλούσια σε μέταλλα πετρώματα τείνουν να εμφανίζονται κατά μήκος των αρχαίων, παχιών ριζών των ηπείρων.
Αυτά τα ασυνήθιστα πετρώματα, που κάποτε θεωρούνταν γεωλογικές ιδιορρυθμίες, είναι πλέον εξαιρετικά σημαντικά επειδή περιέχουν πολλά από τα υλικά που χρησιμοποιούνται σε smartphones, ηλεκτρικά οχήματα (EV) και ανεμογεννήτριες.
Οι ερευνητές έχουν δημιουργήσει έναν νέο παγκόσμιο χάρτη που δείχνει πού βρίσκονται ασυνήθιστα ηφαιστειακά πετρώματα που συνδέονται με στοιχεία σπάνιων γαιών, αποκαλύπτοντας μια εντυπωσιακή σύνδεση με τα παλαιότερα και παχύτερα μέρη των ηπείρων της Γης.
Η διεθνής ομάδα, με επικεφαλής επιστήμονες από το Τμήμα Επιστημών της Γης του Πανεπιστημίου του Cambridge, διαπίστωσε ότι αυτά τα πλουσιότερα σε σπάνιες γαίες πυριγενή πετρώματα συνδέονται έντονα με διακυμάνσεις στη λιθόσφαιρα, το άκαμπτο εξωτερικό περίβλημα του πλανήτη.
Τα ευρήματά τους δείχνουν ότι η παχιά λιθόσφαιρα παίζει σημαντικό ρόλο στον σχηματισμό των τύπων πετρωμάτων που μπορούν να συγκεντρώνουν πολύτιμα μέταλλα με την πάροδο του χρόνου
Η μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο Nature Geoscience, θα μπορούσε να βοηθήσει τους επιστήμονες να εντοπίζουν νέες αποθέσεις σπάνιων γαιών σε όλο τον κόσμο.
«Η έρευνά μας αρχίζει να παρέχει ένα είδος προβλεπτικής ικανότητας για το πού μπορούμε να περιμένουμε ότι αυτά τα πετρώματα και, κατ’ επέκταση, οι σχετικές αποθέσεις στοιχείων σπάνιων γαιών, θα σχηματιστούν», δήλωσε η Dr Emilie Bowman, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης από τις Επιστήμες της Γης του Cambridge.
Τα στοιχεία σπάνιων γαιών είναι κρίσιμα συστατικά σε πολλές σύγχρονες τεχνολογίες, συμπεριλαμβανομένων των smartphones, των EV και των ανεμογεννητριών.
Καθώς η ζήτηση για τεχνολογίες καθαρής ενέργειας αυξάνεται, οι χώρες αναζητούν ολοένα και περισσότερο ασφαλείς εγχώριες προμήθειες αντί να βασίζονται σε μεγάλο βαθμό στις εισαγωγές από την Κίνα.
Αρχαίος ηπειρωτικός φλοιός κρατά το κλειδί
Οι επιστήμονες προσπαθούν εδώ και καιρό να κατανοήσουν γιατί οι αποθέσεις σπάνιων γαιών εμφανίζονται σε ορισμένες περιοχές αλλά όχι σε άλλες.
«Υπάρχει σημαντικό επιστημονικό ενδιαφέρον για το γιατί οι αποθέσεις σπάνιων γαιών σχηματίζονται εκεί όπου σχηματίζονται», δήλωσε η καθηγήτρια Sally Gibson, ανώτερη συγγραφέας της μελέτης από τις Επιστήμες της Γης του Cambridge, η οποία σήμερα ηγείται ενός ερευνητικού προγράμματος ύψους 1 εκατομμυρίου λιρών για το θέμα.
Οι περισσότερες προηγούμενες μελέτες εξέταζαν μεμονωμένες αποθέσεις ή συγκεκριμένες περιοχές. Αυτή η έρευνα αντίθετα εξέτασε το πρόβλημα σε παγκόσμια κλίμακα, ενώ ταυτόχρονα διερεύνησε διεργασίες που συμβαίνουν βαθιά κάτω από την επιφάνεια της Γης.
Για να πραγματοποιήσει τη μελέτη, η Bowman συνέλεξε χημικές πληροφορίες από περίπου 9.000 δείγματα πυριγενών πετρωμάτων που συλλέχθηκαν παγκοσμίως. Όλα τα πετρώματα ήταν εμπλουτισμένα σε διαλυμένο CO2, ένα σημαντικό συστατικό που αυξάνει την πιθανότητα συγκέντρωσης στοιχείων σπάνιων γαιών.
«Μέχρι σχετικά πρόσφατα, αυτή η υποομάδα πυριγενών πετρωμάτων ήταν απλές γεωλογικές περιέργειες», δήλωσε η Gibson. «Οι γεωλόγοι τα συνέλεγαν με ζήλο· οι φοιτητές μπερδεύονταν μαζί τους στα εργαστηριακά μαθήματα. Αλλά τα τελευταία χρόνια έχουν γίνει πολύ σημαντικά».
Πολλά από αυτά τα πετρώματα είναι εξαιρετικά ασυνήθιστα και είχαν αρχικά ταυτοποιηθεί τον 19ο και στις αρχές του 20ού αιώνα. Τα ονόματά τους συχνά προέρχονταν από τα μέρη όπου ανακαλύφθηκαν ή από τα παράξενα ορυκτά που περιείχαν.
«Η ορολογία είναι τόσο εκτεταμένη που θα μπορούσες σχεδόν να φτιάξεις μια νέα γλώσσα από αυτά τα ονόματα πετρωμάτων», δήλωσε η Gibson. «Αυτό, και η επιστημονική τους πολυπλοκότητα, έχει προσθέσει σύγχυση και οι άνθρωποι τείνουν να τα αποφεύγουν».
Κύματα σεισμών αποκαλύπτουν κρυφές ενδείξεις για σπάνιες γαίες
Οι ερευνητές συνδύασαν τη βάση δεδομένων πετρωμάτων με λεπτομερή σεισμική απεικόνιση του εσωτερικού της Γης. Χρησιμοποιώντας σεισμικά κύματα από σεισμούς, η ομάδα μπόρεσε να χαρτογραφήσει το πάχος και τη δομή της λιθόσφαιρας κάτω από τις διάφορες ηπείρους.
«Χρησιμοποιώντας σεισμικά κύματα από σεισμούς, μπορούμε να δημιουργήσουμε μια τομογραφική εικόνα της λιθόσφαιρας, όπως ένα σόναρ μπορεί να εντοπίσει χαρακτηριστικά στον βυθό της θάλασσας», δήλωσε ο καθηγητής Sergei Lebedev, γεωφυσικός που συμμετείχε στη μελέτη. «Από αυτή τη χαρτογράφηση μπορούμε να δούμε ότι το πάχος της λιθόσφαιρας παίζει καθοριστικό ρόλο στο πού βρίσκουμε αυτές τις αποθέσεις».
Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι τα πετρώματα με τη σωστή χημεία για εμπλουτισμό σε σπάνιες γαίες βρίσκονται κυρίως κατά μήκος των απότομων άκρων της παχύτερης και αρχαιότερης λιθόσφαιρας της Γης.
«Έπρεπε να συνδυάσουμε αυτά τα δύο κομμάτια του παζλ, τη χημεία των πετρωμάτων και τα σεισμικά δεδομένα, για να κάνουμε τη σύνδεση», δήλωσε η Γκίμπσον. «Πετρώματα με τη σωστή χημεία για εμπλουτισμό εμφανίζονται μόνο σε πολύ συγκεκριμένα σημεία, κυρίως κατά μήκος των απότομων άκρων της παχύτερης και αρχαιότερης λιθόσφαιρας της Γης».
Πώς σχηματίζονται αργά οι αποθέσεις σπάνιων γαιών βαθιά υπόγεια
Σύμφωνα με τους ερευνητές, η παχιά λιθόσφαιρα κρατά τα πετρώματα του μανδύα υπό υψηλή πίεση και σχετικά ψυχρές συνθήκες, περιορίζοντας το πόσο μπορεί να συμβεί τήξη. Υπό αυτές τις συνθήκες, σχηματίζονται μόνο μικρές ποσότητες μάγματος βαθιά υπόγεια.
Αυτές οι θύλακες μάγματος συχνά παγιδεύονται κάτω από τη λιθόσφαιρα, όπου ψύχονται αργά και στερεοποιούνται σε πλούσια σε CO2 πυριγενή πετρώματα.
Μεταγενέστερα γεωλογικά γεγονότα μπορούν να λιώσουν εν μέρει ξανά αυτά τα πετρώματα, επιτρέποντας στα στοιχεία σπάνιων γαιών να συγκεντρωθούν ακόμη περισσότερο με την πάροδο του χρόνου, μέχρι να δημιουργηθούν τελικά οικονομικά εκμεταλλεύσιμες αποθέσεις.
Η ομάδα σχεδιάζει τώρα να επεκτείνει την έρευνά της ώστε να συμπεριλάβει πετρώματα ηλικίας άνω των 200 εκατομμυρίων ετών, τα οποία περιέχουν πολλά από τα μεγάλα ορυχεία και αποθέσεις σπάνιων γαιών στον κόσμο.
«Για αυτή την εργασία επικεντρωθήκαμε αρχικά σε αποθέσεις που σχηματίστηκαν μετά τις κύριες φάσεις διάσπασης των μεγάλων ηπείρων της Γης», δήλωσε η Gibson.
Εξήγησε ότι γεωλογική δραστηριότητα όπως η ορογένεση και το ηπειρωτικό rifting (σ.σ: διάσπαση ηπειρωτικού φλοιού) έχει διαταράξει πολλά παλαιότερα πετρώματα, καθιστώντας τα πιο δύσκολα στην ανάλυση.
«Τώρα που έχουμε αποδείξει ότι υπάρχει αυτή η συστηματική συμπεριφορά, μπορούμε να επιστρέψουμε πιο πίσω στον χρόνο. Θα είναι πιο δύσκολο, αλλά ελπίζω ότι αυτό θα είναι ένα βασικό βήμα για την πρόβλεψη των ορυκτολογικών εμφανίσεων» κατέληξε η ίδια.
www.worldenergynews.gr
