地质学家解决了围绕稀土元素矿床的关键谜团

PETER dockrill

一个国际科学家团队帮助解开了一个长期以来的谜团:稀土元素是如何在地下形成的——有时似乎消失得无影无踪。

稀土元素(REEs)是一组17种有价值的化学元素，它们在制造科技设备方面极其重要，被用作从智能手机到磁盘驱动器、风力涡轮机、卫星、电动汽车、医疗设备等一切事物的关键原材料。

尽管它们的名字表明它们很罕见，但它们实际上可能是地壳中相对丰富的资源;它们的分散使它们很难从地下分离和提取，更不用说用环保的方法了。

正因为如此，高含量的稀土矿床是一种令人垂涎的自然资源，科学家们一直在研究设计新的更好的方法来发现和保护这些有价值的矿物。

在一项由澳大利亚国立大学的地质学家Michael Anenburg领导的新研究中，研究人员希望探索地表下，特别是与元素密切相关的火成岩碳酸盐岩内部和周围，形成稀土元素的化学机制。

研究人员在他们的新论文中解释说:“这些稀有的岩石和它们被改变和风化的衍生物提供了世界上大部分的REE。”

“没有统一的模型可以解释与碳酸盐岩有关的稀土矿床的所有特征，这严重影响了确保未来供应所需的勘探工作。”

为了研究碳酸盐岩伴生稀土矿床背后的矿化过程，Anenburg和他的团队模拟了碳酸盐岩在高压下加热，冷却和减压之前的情况，就像在自然岩浆过程中一样。

把少量的合成碳酸盐岩成银或镍胶囊在活塞装置,研究人员对样品进行温度高达1200°C(2192°F)压力2.5帕(GPa),逐步压缩和冷却下来之前到200°C(392°F)和0.2的绩点。

Anenburg在他的推特上解释说:“我们的目的是了解是什么将整个碳酸盐岩中的稀土元素富集到高品位的本地矿床。”

“所以我们决定把碳酸盐岩放进一个胶囊，自己测试一下。”

在此之前，人们一直认为某些配体——包括氯和氟在内的能够与REEs结合的分子——是使REEs可溶的必要条件，能够调动化学物质形成可提取的结晶浓度。

但这并不是实验的结果。相反，研究结果表明，作为经济级矿化的前驱物，碱性化学物质需要在碳酸盐岩及其周围转运稀土元素，实验表明钠和钾有助于使稀土元素溶解。

根据研究人员的说法，含碱碳酸盐岩能够形成富含稀土的流体，这种流体可以在类似岩浆的条件下长距离迁移，同时保持高REE溶解度。

当然，仅仅因为我们在实验室条件下看到了这一点，并不一定意味着我们会在开放的自然系统中观察到同样的反应，在开放的自然系统中，水和环境中其他各种化学物质的存在可能会改变一些事情。

尽管如此，它还是向前迈进了一步，并且彻底改变了我们对REE形成和集中的背景过程的认识。

来自英国埃克塞特大学的资深作者和地质学家Frances Wall解释说:“这是一个优雅的解决方案，它帮助我们更好地了解像镝这样的重稀土和像钕这样的轻稀土可能集中在碳酸盐岩的侵入体中和周围。”

“我们一直在寻找含氯溶液的证据，但没能找到。这些结果给了我们新的想法。”