Os vulcões podem revelar onde cavar minerais para a Future Energy Technology: WebCuriosos

Cerca de 400 quilômetros a noroeste de Sydney, ao sul de Dubbo, está um grande e interessante corpo de rocha formado há cerca de 215 milhões de anos atrás, em erupção de vulcões.

Conhecido como o depósito de Toongi, este site é rico nas chamadas terras raras: Uma coleção de 16 elementos metálicos essenciais para tecnologias modernas, de carros elétricos a painéis solares e telefones celulares.

Esforços estão em andamento para meu depósitomas a demanda por terras raras nas próximas décadas provavelmente será enorme.

Para encontrar mais, precisamos entender como e por que esses depósitos se formam. Nossa última pesquisa sobre vulcões australianos, publicada em Nature Communications Earth and Environmentmostra como os cristais pequenos formados dentro dos vulcões oferecem pistas sobre a formação de depósitos de terras raras – e como podemos encontrar mais deles.

Terras raras e o manto derretido

A formação de depósitos de elementos de terras raras começa com o derretimento parcial do manto da Terra, que fica profundamente abaixo da crosta.

O manto da Terra é dominado por minerais ricos em ferro e magnésio. Esses minerais também contêm pequenas quantidades de outros elementos, incluindo os elementos de terras raras.

Quando o manto derrete para formar magma, os elementos da Terra Rara se movem facilmente para o magma. Se a quantidade de fusão for pequena, o magma tem uma proporção maior de elementos de terras raras do que se a quantidade de fusão for grande-por exemplo, em uma cordilheira no meio do oceano, onde vastas quantidades de magma correm para a superfície e formam uma nova crosta oceânica .

À medida que esse magma migra para a superfície da Terra, esfria e novos minerais começam a se formar. Esses minerais são compostos principalmente de oxigênio, silício, cálcio, alumínio, magnésio e ferro.

Isso significa que o magma restante contém uma maior concentração de elementos de terras raras. Este líquido residual continuará subindo através da crosta até solidificar ou surgir na superfície.

Da Groenlândia ao Central New South Wales

Se o magma esfriar e cristalizar na crosta, ele pode formar rochas contendo altos níveis de metais críticos. Um lugar onde isso aconteceu é o complexo ígneo de Gardar no sul da Groenlândia, que contém vários depósitos de elementos de terras raras.

No centro de Nova Gales do Sul, na Austrália, os magmas enriquecidos em elementos de terras raras eclodiram na superfície. Eles recebem coletivamente o nome geológico da suíte vulcânica Benolong.

Dentro desta suíte está o depósito de Toongi – uma parte do antigo sistema de encanamento vulcânico. Isso é uma “intrusão” do magma congelado, contendo níveis muito altos de metais críticos.

Os magmas enriquecidos em elementos de terras raras são incomuns, e aqueles que são enriquecidos o suficiente para serem extraídos produtivamente são ainda mais raros, com apenas alguns exemplos conhecidos em todo o mundo. Mesmo com tudo o que sabemos sobre como os magmas se formam, há muito mais trabalho a ser feito para entender melhor e prever onde os magmas enriquecidos em metais críticos podem ser encontrados.

Cristais recorde história vulcânica

Você pode ter se perguntado como os cientistas sabem muito sobre o que acontece quilômetros (às vezes dezenas de quilômetros) abaixo dos nossos pés. Aprendemos muito sobre o interior da Terra estudando rochas que chegam à superfície.

Os processos que ocorrem em um magma, à medida que se elevam das pistas interiores da Terra, deixam pistas na composição química dos minerais que se cristalizam ao longo do caminho. Um mineral em particular – clinopiroxeno – é particularmente eficaz na preservação dessas pistas, como um Pequena bola de cristal.

Felizmente, existem cristais de clinopiroxeno em muitas das rochas da suíte vulcânica de Benolong. Isso nos permitiu examinar a história das rochas não mineralizadas e compará-la com a intrusão mineralizada de Toongi.

O que há de diferente nas rochas em Toongi

Descobrimos que as rochas de Toongi têm duas diferenças importantes.

Primeiro, os clinopiroxenos na suíte vulcânica não mineralizada contêm muitos elementos de terras raras. Isso nos diz que, para a maioria das rochas na suíte vulcânica, os metais críticos foram “trancados” dentro do clinopiroxeno, em vez de permanecer no derretimento residual.

Por outro lado, os cristais de clinopiroxeno de Toongi mostram baixos níveis de elementos de terras raras. Aqui, esses elementos estão contidos em um mineral diferente, Eudialyteque pode ser extraído para elementos de terras raras.

Segundo, e o mais interessante, os clinopiroxenos de Toongi têm uma estrutura cristalina interna que se assemelha a um forma de ampulheta. Isso é causado por diferentes elementos que residem em algumas partes do cristal. É uma observação emocionante, porque sugere que a rápida cristalização ocorreu devido à liberação de gás enquanto os cristais estavam se formando.

Por outro lado, não encontramos evidências de rápida cristalização nas rochas sem altos níveis de terras raras.

Nosso trabalho significa que agora podemos rastrear a composição e o zoneamento do clinopiroxênio em outros vulcões extintos na Austrália e além para descobrir quais podem acumular depósitos relevantes de elementos de terras raras.

Este estudo adiciona outra parte do quebra -cabeça para entender como metais críticos Acumule e como podemos encontrá -los para alimentar as fontes de energia verde e renovável para um futuro sustentável.

Brenin SimpsonCandidato a doutorado, A Universidade de Queensland; Carl SpandlerProfessor adjunto, Universidade de Adelaidee Canal de TeresaARC FUTURO COMPENHO E PROFESSOR ASSOCIADO EM PETROLOGIA/VULCANOLOGIA INGICAÇÃO, A Universidade de Queensland

Este artigo é republicado de A conversa sob uma licença Creative Commons. Leia o Artigo original.