Скорошни изследвания на китайски учени хвърлиха нова светлина върху образуването на находища на редкоземни минерали, тема, която отдавна е трънлив геоложки пъзел.
Изследването показа, че дълбочината на определен тип вулканична скала – карбонатна магма, която се охлажда под налягане – е ключов фактор при определяне на нивата на концентрация на редкоземни елементи.
Редкоземните минерали са от съществено значение за много високотехнологични продукти.
Докато повече от половината световни запаси от редкоземни елементи произлизат от карбонатит, по-малко от 10 процента от карбонатитните маси всъщност съдържат икономически жизнеспособни находища от редкоземни елементи.
Асоциираният изследовател Xue Shuo и изследователят Yang Wubin от Института по геохимия в Гуанджоу, заедно с екип от сътрудници, намериха обяснение: Дълбочината на древна гореща течна скала, известна като магма, определя потенциала за образуване на редкоземни елементи. Колкото по-дълбока е магмата, толкова по-бавно се охлажда, за да могат да изплуват оскъдните минерали.
Откритието елегантно обяснява модела на разпространение на глобалните редкоземни находища в карбонатит. Депозитите от световна класа, включително китайските Bayan Obo и Maoniuping, са формирани от проникване на магма на дълбочина над 10 километра, каза Янг.
Изследователският доклад е публикуван в международното академично списание Nature Communications на 3 февруари.
Чрез експерименти, включващи високи температури и налягания, екипът симулира процеса на охлаждане и кристализация на карбонатна магма в горната част на средната кора на земята, около 6 км до 20 км под земята.
Изследователите установиха, че с граница на около 10 км под повърхността, еволюцията на магмата следва два различни еволюционни пътя.
„Когато карбонатната магма е навлязла на плитки дълбочини, апатитът кристализира по-рано“, каза Сюе.
Апатитът, образуван при такива условия, е богат на силиций и натрий и неговата кристална структура действа като специализирана „клетка“, която улавя редкоземни елементи в решетката. Това води до ранно улавяне на редкоземните елементи, което затруднява тяхната миграция и по-нататъшно натрупване, каза той.
„Междувременно средата с ниско налягане насърчава освобождаването на големи обеми хидротермални течности с ниска соленост от магмата“, каза Сюе, добавяйки, че такива течности имат ограничен капацитет за транспортиране на редкоземни елементи и не са в състояние ефективно да концентрират всички остатъчни редкоземни елементи. Това възпрепятства формирането на икономически изгодни рудни находища на по-късни етапи.
Когато карбонатната магма навлезе на по-големи дълбочини, оливинът първо кристализира, консумирайки значително количество силиций от магмата, каза Сюе. Той предотвратява впоследствие кристализирал апатит от формирането на структурата на клетката, което затруднява настаняването и заключването на редкоземните елементи.
Междувременно средата с високо налягане позволява на магмата да разтвори повече вода, което насърчава еволюцията на системата в богата на алкали „солена стопилка“, каза той. Редкоземните елементи са силно разтворими в такива стопени соли, което им позволява да станат по-богати.
Процесът води до кристализация на значителни преходни минерали като хуанхоит – кръстен на Жълтата река – полагайки солидна основа за мащабно утаяване на икономически ценни редкоземни минерали като бастнезит в по-късни етапи.
Изследването е първото, което установява пълна причинно-следствена верига, свързваща налягането, последователността на минерална кристализация, свойствата на стопилката и обогатяването на редкоземни елементи. Той не само задълбочава разбирането на механизмите зад изключителното обогатяване на редки земи, но също така предлага нови прозрения за изследването на находища на редки земни карбонатити, каза Янг.
Според Геоложкия институт на Съединените щати запасите на Китай възлизат на 44 милиона тона, което представлява 48,4 процента от глобалните общи запаси.
Сред районите в Китай, където редкоземните минерали са относително изобилни, Баян Обо, разположен в Баотоу, Вътрешна Монголия, има уникално значение. Неговите огромни запаси представляват около 90 процента от общите редкоземни ресурси на страната и около 40 процента от доказаните общи количества в света.
Обратно, много плитки карбонатитни тела, като Ално в Швеция и Ол Дойньо Ленгай в Танзания, съдържат редкоземни елементи, но минерализацията често е разпръсната, а не концентрирана. Следователно им „липсва икономическа жизнеспособност за добив“, каза Янг.
Разгадаването на произхода на находището Bayan Obo служи като важна стъпка в напредъка на теоретичните прозрения, които могат да насочат бъдещото проучване на руда и устойчиви, екологични практики за добив, каза Янг.
Нашия източник е Българо-Китайска Търговско-промишлена палaта