آتشفشانها می توانند در کجا می توانند مواد معدنی را برای فناوری انرژی آینده حفر کنند: Sciencealert

در حدود 400 کیلومتری شمال غربی سیدنی ، جنوب اوک ، یک جسد بزرگ و جالب از سنگی است که حدود 215 میلیون سال پیش تشکیل شده است و آتشفشانهایی را فوران می کند.

این سایت که به عنوان سپرده Tongi شناخته می شود ، سرشار از سرزمین های نادر است: مجموعه ای از 16 عنصر فلزی که برای فناوری های مدرن از اتومبیل های برقی گرفته تا پنل های خورشیدی و تلفن های همراه مهم هستند.

تلاش هایی برای استخراج این سپرده در حال انجام است ، اما احتمالاً جستجوی اراضی نادر در دهه های آینده بسیار زیاد خواهد بود.

برای یافتن اطلاعات بیشتر ، باید درک کنیم که چگونه و چرا این سپرده ها شکل می گیرند. آخرین مطالعات ما در مورد آتشفشانهای استرالیا منتشر شده در ارتباط طبیعت زمین و محیط زیستاین نشان می دهد که چگونه کریستال های ریز تشکیل شده در آتشفشانها سرنخ هایی را برای تشکیل رسوبات نادر زمین ارائه می دهند – و چگونه می توانیم تعداد بیشتری از آنها را پیدا کنیم.

سرزمین های نادر و گوشته ذوب

تشکیل رسوبات زمین نادر با ذوب جزئی از گوشته زمین ، که در اعماق پوسته قرار دارد ، آغاز می شود.

گوشته زمین تحت سلطه مواد معدنی سرشار از آهن و منیزیم است. این مواد معدنی همچنین حاوی مقادیر کمی از عناصر دیگر از جمله عناصر نادر زمین هستند.

هنگامی که گوشته برای تشکیل ماگما ذوب می شود ، عناصر نادر زمین به راحتی به درون ماگما حرکت می کنند. اگر مقدار ذوب کوچک باشد ، ماگما سهم بیشتری از عناصر خاکی نادر از آن است که مقدار ذوب بزرگ باشد ، به عنوان مثال ، در خط الراس اقیانوس میانه ، جایی که مقادیر زیادی ماگما به سمت سطح می روند و اقیانوس جدیدی را تشکیل می دهند قشر

از آنجا که این ماگما به سطح زمین مهاجرت می کند ، خنک می شود و مواد معدنی جدید شروع به شکل می گیرند. این مواد معدنی از اکسیژن ، سیلیکون ، کلسیم ، آلومینیوم ، منیزیم و آهن تشکیل شده است.

این بدان معنی است که ماگما باقیمانده حاوی غلظت بالاتری از عناصر نادر زمین است. این مایع باقیمانده تا زمانی که سخت شود یا به سطح آن فوران کند ، از طریق پوسته صعود می کند.

از گرینلند تا مرکز نیو ساوت ولز

اگر ماگما در پوسته خنک شود و متبلور شود ، می تواند سنگ هایی را که حاوی مقادیر زیادی از فلزات بحرانی هستند تشکیل دهند. یکی از مکانی که در آن اتفاق افتاده است ، مجموعه ماگما گاردار در گرینلند جنوبی است که شامل چندین رسوب نادر از عناصر زمین است.

در مرکز نیو ساوت ولز در استرالیا ، ماگما غنی شده در عناصر نادر زمین به سطح رسید. به آنها یک نام زمین شناسی جمعی Benolong یک آپارتمان آتشفشانی داده می شود.

در این آپارتمان ، سپرده تونگ – بخشی از سیستم آبرسانی آتشفشانی باستانی قرار دارد. این یک “تهاجم” از یک ماگما احتقان است که حاوی مقادیر بسیار بالایی از فلزات بحرانی است.

ماگما غنی شده در عناصر خاکی نادر بسیار نادر است ، و مواردی که به اندازه کافی غنی شده اند تا محصولات تولیدی باشند ، هنوز هم رایج تر هستند ، فقط با چند نمونه شناخته شده در سراسر جهان. حتی با وجود همه چیزهایی که در مورد چگونگی شکل گیری ماگما می دانیم ، باید کارهای بیشتری انجام شود تا بهتر درک کنیم و پیش بینی کنیم که ماگما در فلزات مهم غنی شده است.

کریستال ها یک داستان آتشفشانی را ضبط می کنند

شاید تعجب کرده اید که دانشمندان چگونه می دانند که چه چیزی برای مایل (گاهی اوقات ده ها مایل) زیر پای ما اتفاق می افتد. ما از مطالعه صخره هایی که راهی به سطح می دهند ، در مورد فضای داخلی زمین چیزهای زیادی می آموزیم.

فرآیندهای موجود در ماگما ، زیرا از قسمت داخلی زمین بالا می رود ، سرنخ هایی را در ترکیب شیمیایی مواد معدنی که در طول مسیر متبلور می شوند ، می گذارد. به طور خاص ، یک ماده معدنی – کلینوپیروکسن – به ویژه برای حفظ این سرنخ ها مانند یک توپ کریستالی ریز و درشت مؤثر است.

خوشبختانه ، بسیاری از صخره ها در آپارتمان آتشفشانی بننونگ دارای کریستال های خط میخی هستند. این به ما اجازه می داد تا به تاریخ سنگهای ناچیز نگاه کنیم و آن را با تهاجم معدنی به تن مقایسه کنیم.

آنچه در سنگها در تونگ متفاوت است

ما دریافتیم که سنگهای تونگ دو تفاوت مهم دارند.

اول ، خط مشی های موجود در آپارتمان آتشفشانی Unminered حاوی عناصر بسیار نادر زمین است. این به ما می گوید که برای بیشتر سنگهای موجود در آپارتمان آتشفشانی ، فلزات بحرانی به جای باقی ماندن در ذوب باقیمانده ، در کلنوپیروکسن “بسته” شدند.

در مقابل ، کریستال های خط میخی تونگ سطح پایین عناصر نادر زمین را نشان می دهد. در اینجا این عناصر در یک ماده معدنی مختلف ، اودیالیت موجود است که می توان برای عناصر نادر زمین به دست آورد.

دوم و جالب ترین این است که گوه های گوه تونگ دارای یک ساختار کریستالی داخلی هستند که شبیه شکل ساعت است. این امر در اثر عناصر مختلفی است که در بعضی از قسمت های کریستال ساکن هستند. این یک مشاهده هیجان انگیز است زیرا نشان می دهد که تبلور سریع به دلیل انتشار گاز در حالی که کریستال ها شکل می گیرند ، اتفاق افتاده است.

در مقابل ، ما شواهدی از تبلور سریع در صخره ها بدون سطح بالای سرزمین نادر پیدا نکردیم.

کار ما به این معنی است که اکنون می توانیم ترکیب و پهنه بندی خط میخی را در سایر آتشفشانهای منقرض شده در استرالیا و خارج از کشور ردیابی کنیم تا دریابیم که کدام یک از آنها می توانند رسوبات مربوط به عناصر خاکی نادر را جمع کنند.

این مطالعه قطعه دیگری از معمای را برای درک چگونگی تجمع فلزات مهم و چگونگی پیدا کردن آنها برای تغذیه منابع انرژی تجدید پذیر برای آینده ای پایدار اضافه می کند.

برنین سیمپسون ، نامزد دکترای دانشگاه کوئینزلند ؛ کارل اسپندر ، استادیار ، دانشگاه آدلاید ، و ترزا کیلو ، دانشیار و دانشیار آینده ماگما پترولوژی/آتشفشان شناسی ، دانشگاه کوئینزلند

این مقاله توسط مجوز Creative Commons دوباره منتشر شد. مقاله اصلی را بخوانید.