Дослідження під керівництвом Університету Маккуорі проливає нове світло на те, як концентрації металів, що використовуються в технологіях відновлюваної енергії, можуть переноситися з глибини внутрішньої мантії Землі за допомогою низькотемпературних багатих вуглецем розплавів. Висновки, опубліковані цього тижня в журналі Science Advances, можуть допомогти глобальним зусиллям знайти цю цінну сировину.
Міжнародна група під керівництвом доктора Ісри Езада, наукового співробітника Школи природничих наук Університету Маккуорі, провела експерименти з високим тиском і високою температурою, створюючи невелику кількість розплавленого карбонатного матеріалу в умовах, подібних до тих, що знаходяться на глибині приблизно 90 кілометрів у мантії, нижче земної кори.
Їхні експерименти показали, що карбонатні розплави можуть розчиняти та переносити низку критичних металів і сполук із навколишніх порід у мантії — це нова інформація, яка допоможе майбутнім пошукам металів.
«Ми знали, що карбонатні розплави містять рідкоземельні елементи, але це дослідження йде далі», — каже доктор Езад.
«Ми показуємо, що ця розплавлена порода, що містить вуглець, поглинає сірку в її окисленій формі, а також розчиняє дорогоцінні та неблагородні метали — «зелені» метали майбутнього — витягнуті з мантії».
Більшість гірських порід, які залягають глибоко в земній корі та нижче в мантії, мають силікатний склад, як лава, що витікає з вулканів. Однак незначна частка (частка відсотка) цих глибинних порід містить невелику кількість вуглецю та води, що змушує їх плавитися при нижчих температурах, ніж інші частини мантії.
Ці карбонатні розплави ефективно розчиняють і транспортують неблагородні метали (включаючи нікель, мідь і кобальт), дорогоцінні метали (включаючи золото і срібло) і окислену сірку, переганяючи ці метали в потенційні відкладення.
«Наші висновки свідчать про те, що карбонатні розплави, збагачені сіркою, можуть бути більш поширеними, ніж вважалося раніше, і можуть відігравати важливу роль у концентрації металевих відкладень», — говорить доктор Езад.
Дослідники використовували дві природні композиції мантії: слюдяний піроксеніт із західної Уганди та родючий шпінель лерцоліт із Камеруну. Більш товсті регіони континентальної кори, як правило, утворюються в старих внутрішніх регіонах континентів, де вони можуть діяти як губка, всмоктуючи вуглець і воду, каже доктор Езад.
«Вуглецево-сірчані розплави, здається, розчиняють і концентрують ці метали в окремих областях мантії, переміщуючи їх у менші глибини земної кори, де динамічні хімічні процеси можуть призвести до утворення рудних покладів», — каже доктор Езад.
Доктор Езад каже, що це дослідження показує, що відстеження карбонатних розплавів може дати нам краще розуміння великомасштабного перерозподілу металів і процесів утворення руди протягом історії Землі.
«У міру того як світ переходить від викопного палива до акумуляторних, вітрових і сонячних технологій, попит на ці необхідні метали стрімко зростає, і стає все важче знайти надійні джерела», — каже доктор Езад.
«Ці нові дані надають нам простір для розвідки корисних копалин, який раніше не розглядався для недорогоцінних і дорогоцінних металів — родовищ карбонатних розплавів», — каже вона.