Descoperire șocantă făcută în interiorul unei mumii egiptene antice
Publicat acum 1 ora si 52 minute
Un nou studiu publicat în revista Science Advances sugerează că metalele din pământuri rare – componente esențiale în bateriile mașinilor electrice, în turbinele eoliene și în telefoanele inteligente – se formează deasupra unor zone străvechi ale scoarței terestre, acolo unde, cu milioane sau chiar miliarde de ani în urmă, o placă tectonică a alunecat sub alta. Descoperirea ar putea restrânge drastic zonele în care merită căutate noile zăcăminte, într-un moment în care cererea globală pentru aceste metale depășește oferta, scrie Live Science.
Metalele din pământuri rare se cristalizează în mantaua Pământului, în interiorul unor aglomerări de magmă bogate în metale alcaline – precum sodiul și potasiul – și în minerale carbonatice, precum calcita și dolomita. Într-un nou studiu, oamenii de știință au descoperit că aceste tipuri de magmă, cunoscute drept magme alcaline și carbonatitice, se formează deasupra unor zone de subducție străvechi, acolo unde o placă tectonică alunecă sub alta.
„Această cercetare arată că ingredientele acestor zăcăminte minerale critice au fost puse la locul lor acum câteva milioane până la chiar câteva miliarde de ani”, a declarat autorul principal al studiului, Carl Spandler, profesor de mineralogie, petrologie, geochimie și geologie economică la Universitatea din Adelaide, Australia, într-un comunicat. „Identificând locurile în care au avut loc aceste procese străvechi, putem îngusta semnificativ zonele de căutare pentru viitoarele descoperiri”.
Studiul, publicat pe 8 aprilie în revista Science Advances, contestă teoriile anterioare, care legau zăcămintele de pământuri rare în principal de penele mantalice (mantle plumes) – coloane uriașe, în formă de ciupercă, de rocă topită incandescentă, care își au originea aproape de nucleul Pământului.
Este posibil ca penele mantalice să fie implicate în formarea metalelor din pământuri rare, scriu cercetătorii în studiu. Nu există însă o suprapunere clară între cele două, iar penele ar putea fi prea fierbinți pentru a produce magme alcaline și carbonatitice.
În cadrul cercetării, echipa a folosit tehnici avansate de modelare pentru a reconstitui tectonica plăcilor și procesele de subducție ale Pământului din ultimele două miliarde de ani. (Oamenii de știință estimează că subducția plăcilor a început cu cel puțin 3,1 miliarde de ani în urmă, însă cele mai bune modele ajung doar până la două miliarde de ani în trecut.)
Apoi, cercetătorii au comparat pozițiile zonelor de subducție cu locațiile actualelor zăcăminte de pământuri rare și cu regiunile din manta în care se știe că există aglomerări de magmă alcalină și carbonatitică.
Spandler și colegii săi au descoperit că, la nivel global, zăcămintele cunoscute de pământuri rare și pungile de magmă care le găzduiesc apar frecvent deasupra unor zone de subducție străvechi.
Atunci când o placă tectonică plonjează sub o altă placă, într-o zonă de subducție, fluide (precum apa) și elemente halogene (fluor, clor, brom, iod, astatiniu și tennessine) sunt eliberate în mantaua de deasupra. Cercetătorii au emis ipoteza că aceste substanțe reacționează cu roci precum peridotitul, creând regiuni de manta „fertilizate”, care pot rămâne stabile pentru milioane de ani, înainte de a se topi treptat și de a produce magmă alcalină sau carbonatitică și, ulterior, zăcăminte de pământuri rare.
Diverse procese geologice ar putea, teoretic, topi materialul mantalic fertilizat – printre care o pană mantalică, întinderea și subțierea continentelor de deasupra sau scăderea presiunii cauzată de dezghețarea suprafeței Pământului, scriu cercetătorii în studiu. Indiferent de procesul punctual implicat, intervalul uriaș de timp dintre unele zone de subducție și aglomerările de magmă și zăcămintele de pământuri rare de deasupra lor, analizate în studiu, sugerează că regiunile fertilizate pot rezista eoni.
„Acest decalaj temporal este unul dintre cele mai surprinzătoare aspecte ale descoperirilor noastre”, a declarat Spandler în comunicat. „El arată că mantaua Pământului poate stoca aceste zone îmbogățite pentru perioade incredibil de lungi, înainte ca să apară condițiile potrivite pentru formarea zăcămintelor minerale”.
Rezultatele au arătat că 67% dintre aglomerările cunoscute de magmă alcalină și carbonatitică și 72% dintre zăcămintele cunoscute de pământuri rare se află deasupra unor regiuni de manta fertilizată.
Întrucât zăcămintele mai vechi de pământuri rare tind să fie mai mari și de o calitate superioară celor recente, cercetătorii au refăcut analiza pentru zăcămintele mai vechi de 540 de milioane de ani – și au descoperit că 92% dintre acestea se află deasupra unor regiuni de manta fertilizată.
Zăcămintele de pământuri rare care nu au apărut în studiu ca fiind legate de regiuni de manta fertilizată sunt, probabil, asociate unor zone de subducție mai vechi de 2 miliarde de ani, au scris cercetătorii. Notabil, s-au găsit mai multe aglomerări de magmă alcalină și carbonatitică și mai multe zăcăminte de pământuri rare în regiunile lumii în care se suprapun mai multe arii de manta fertilizată.
Există 17 metale din pământuri rare – ytriul, scandiul și cele 15 elemente metalice aflate la baza tabelului periodic. Acestea sunt componente esențiale în bateriile mașinilor electrice, în turbinele eoliene și în telefoanele inteligente, însă, până acum, localizarea unor zăcăminte suficient de mari pentru a fi exploatate a fost o provocare.
Rezultatele ar putea ajuta țările și corporațiile să găsească mai multe zăcăminte de metale din pământuri rare, a declarat unul dintre coautorii studiului, Andrew Merdith, cercetător la Școala de Fizică, Chimie și Științe ale Pământului a Universității din Adelaide, în comunicat.
„Concentrându-se pe aceste zone tectonice străvechi, companiile de explorare și guvernele pot adopta o abordare mai țintită și mai eficientă în căutarea de noi zăcăminte”, a precizat Merdith.
Cele mai bune locuri de căutat ar putea fi ariile care conțin zone de subducție străvechi, împreună cu magmă formată la temperaturi joase și cu regiuni extrem de stabile de crustă și manta superioară, au scris cercetătorii în studiu.
Rafinarea modelelor și mersul mai departe în trecut i-ar putea ajuta pe oamenii de știință să localizeze și mai multe regiuni promițătoare, au adăugat ei.