Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι ορισμένοι σπάνιοι τύποι μάγματος είναι εκπληκτικά αποτελεσματικοί στη συγκέντρωση στοιχείων σπάνιων γαιών. | Φωτογραφία: Shutterstock
Τα σβησμένα ηφαίστεια είναι δύσκολο να μελετηθούν – δεν τα βλέπουμε ποτέ να εκρήγνυνται. Χρησιμοποιώντας μια μοναδική πειραματική τεχνική, μπορέσαμε να αναδημιουργήσουμε έναν συγκεκριμένο τύπο εξαφανισμένου ηφαιστείου σε ένα εργαστήριο, μαθαίνοντας περισσότερα για το μάγμα που παράγουν αυτά τα ηφαίστεια.
Βρήκαμε ότι ορισμένοι σπάνιοι τύποι μάγματος είναι εκπληκτικά αποτελεσματικοί στη συγκέντρωση στοιχείων σπάνιων γαιών. Πρόκειται για μια ομάδα μετάλλων με κρίσιμες εφαρμογές σε αρκετές βιομηχανίες υψηλής τεχνολογίας, όπως μαγνήτες για ηλεκτρικά οχήματα και ανεμογεννήτριες.
Η ζήτηση για σπάνιες γαίες αυξάνεται στα ύψη καθώς η κοινωνία απομακρύνεται από τα ορυκτά καύσιμα και ηλεκτρίζει την παραγωγή και τη μεταφορά ενέργειας. Παρά το όνομα, οι σπάνιες γαίες δεν είναι ιδιαίτερα σπάνιες. Η μεγαλύτερη πρόκληση είναι η εύρεση πετρωμάτων στα οποία αυτά τα μέταλλα είναι αρκετά συγκεντρωμένα ώστε να είναι οικονομικά βιώσιμα για εξαγωγή.
Η νέα μας έρευνα, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Geochemical Perspectives Letters, δείχνει ότι ορισμένα εξαφανισμένα ηφαίστεια είναι ένα εξαιρετικό μέρος για να δούμε.
Πλούσιο σε σίδηρο μάγμα σε σβησμένα ηφαίστεια
Υπάρχει ένας αινιγματικός τύπος μάγματος που περιέχει ασυνήθιστα μεγάλες ποσότητες σιδήρου. Είναι τόσο σπάνιο, δεν έχουν συμβεί εκρήξεις που να χαρακτηρίζουν αυτόν τον τύπο μάγματος στην καταγεγραμμένη ιστορία.
Αντίθετα, είναι γνωστό μόνο από σβησμένα ηφαίστεια που ήταν ενεργά πολλά εκατομμύρια χρόνια πριν.
Το πιο διάσημο παράδειγμα τέτοιου ηφαιστείου είναι το El Laco στη Χιλή. Ένα άλλο αξιοσημείωτο παράδειγμα είναι η Kiruna στη Σουηδία, η οποία εξορύσσεται για σιδηρομετάλλευμα για πολλές δεκαετίες. Πέρυσι, η εταιρεία λειτουργίας της LKAB ανακοίνωσε την Kiruna ως τη μεγαλύτερη πηγή σπάνιων γαιών στην Ευρώπη.
Η ανακάλυψη στην Kiruna μας έκανε (και πολλούς άλλους) να αναρωτηθούμε γιατί θα υπήρχε ένας πόρος σπάνιας γης σε ένα ηφαιστειακό ορυχείο σιδήρου. Γνωρίζουμε ήδη πολλούς άλλους τύπους πετρωμάτων που περιέχουν σπάνιες γαίες, και κανένας από αυτούς δεν είναι σαν την Kiruna και άλλα εξαφανισμένα ηφαίστεια πλούσια σε σίδηρο.
Ήταν απλώς μια γεωλογική ερημιά ή υπάρχει κάτι εγγενές στα πλούσια σε σίδηρο μάγματα που τα καθιστούν πλούσια σε σπάνιες γαίες; Εξάλλου, πολλά από αυτά τα πλούσια σε σίδηρο εξαφανισμένα ηφαίστεια είναι γνωστά, αλλά κανείς δεν μπήκε ποτέ στον κόπο να ελέγξει αν έχουν πόρους σπάνιων γαιών σε αυτά.
Επιπλέον, τα πλούσια σε σίδηρο πετρώματα είναι συχνά εύκολο να βρεθούν λόγω του ισχυρού μαγνητικού τους σήματος, παρά τη σπανιότητά τους. Πρέπει να προστεθούν στη λίστα-στόχο των εξερευνητών σπάνιων γαιών;
Αναδημιουργώντας τον ηφαιστειακό σε ένα μπουκάλι
Για να ελέγξουμε αυτή την υπόθεση, χρησιμοποιήσαμε μια μηχανή που ονομάζεται κύλινδρος εμβόλου. Βάζουμε συνθετικό υλικό που μοιάζει με ηφαιστειακά πετρώματα και μάγματα σε μικρές κάψουλες ή «μπουκάλια» από ευγενή μέταλλα όπως η πλατίνα. Στη συνέχεια, τα πιέσαμε σε βάθη που ισοδυναμούν με 15 χιλιόμετρα βάθος στον φλοιό της Γης και τα θερμάναμε στους 1.100°C, λιώνοντάς τα σε υγρό.
Σε αυτές τις ακραίες συνθήκες, διαπιστώσαμε ότι το πλούσιο σε σίδηρο μάγμα υπάρχει ως φυσαλίδες μέσα σε έναν πιο κοινό τύπο μάγματος γνωστό σχεδόν από όλα τα σύγχρονα ενεργά ηφαίστεια. Το πλούσιο σε σίδηρο μάγμα απορροφά τις σπάνιες γαίες από το περιβάλλον υγρό.
Αυτές οι πλούσιες σε σίδηρο φυσαλίδες θα έχουν διαφορετική πυκνότητα και ιξώδες και θα διαχωρίζονται από το φτωχό σε σίδηρο περιβάλλον τους, παρόμοιο με το πώς το νερό και το λάδι αναμειγνύονται μαζί θα διαχωριστούν τελικά σε ξεχωριστά στρώματα.
Τα πλούσια σε σίδηρο μάγματα απορροφούν τις σπάνιες γαίες τόσο αποτελεσματικά, που η περιεκτικότητά τους σε σπάνιες γαίες είναι σχεδόν 200 φορές μεγαλύτερη από τα κανονικά μάγματα γύρω τους.
Αυτό σημαίνει ότι η ανακάλυψη στην Κιρούνα δεν ήταν ατύχημα. Είναι κάτι που μπορούμε να περιμένουμε από τα περισσότερα, αν όχι όλα, πλούσια σε σίδηρο ηφαίστεια.
Γιατί χρειαζόμαστε περισσότερα κοιτάσματα σπάνιων γαιών;
Η παραγωγή στοιχείων σπάνιων γαιών συγκεντρώνεται σε λίγες μόνο χώρες – κυρίως στην Κίνα, μαζί με τις Ηνωμένες Πολιτείες, τη Μιανμάρ και την Αυστραλία.
Ως εκ τούτου, οι σπάνιες γαίες ταξινομούνται ως «κρίσιμα ορυκτά»: έχουν σημαντικές χρήσεις, αλλά υποφέρουν από κίνδυνο αλυσίδας εφοδιασμού λόγω γεωπολιτικών παραγόντων.
Καθώς η ζήτηση για σπάνιες γαίες έχει αυξηθεί, αυτό οδήγησε σε σημαντικές επενδύσεις στην έρευνα και την εξερεύνηση για πρόσθετα κοιτάσματα. Όσο περισσότερα κοιτάσματα είναι γνωστά, τόσο καλύτερα η βιομηχανία μπορεί να επιλέξει κοιτάσματα που θα παράγουν σπάνιες γαίες με το χαμηλότερο οικονομικό, περιβαλλοντικό και κοινωνικό κόστος.
Τα εξαφανισμένα ηφαίστεια πλούσια σε σίδηρο εξορύσσονται συχνά για σιδηρομετάλλευμα. Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι τα υπάρχοντα ορυχεία σε τέτοιες τοποθεσίες μπορούν ενδεχομένως να τροποποιηθούν για να παράγουν επίσης σπάνιες γαίες.
Αυτό θα ήταν ένα θετικό αποτέλεσμα – μια υπάρχουσα επιχείρηση εξόρυξης μπορεί να αποκτήσει πρόσθετη αξία. Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα απόβλητα ορυχείων μπορούν να υποβληθούν σε επανεπεξεργασία για την εξαγωγή αυτών των κρίσιμων μετάλλων. Αυτό θα σήμαινε ότι ενδέχεται να μην απαιτούνται καν νέα ορυχεία για στοιχεία σπάνιων γαιών, αποτρέποντας την περιττή διατάραξη του φυσικού περιβάλλοντος.
Αυτό το άρθρο αναδημοσιεύεται από το The Conversation με άδεια Creative Commons. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.
Δημοσιεύθηκε – 26 Σεπτεμβρίου 2024 03:44 μ.μ. IST
