Фото: Достижения науки (2024 г.). DOI: 10.1126/sciadv.adk5979.

Исследования, проведенные Университетом Маккуори, проливают новый свет на то, как концентрации металлов, используемых в технологиях возобновляемых источников энергии, могут переноситься из глубины внутренней мантии Земли посредством низкотемпературных, богатых углеродом расплавов.

Результаты , опубликованные на этой неделе в журнале Science Advances, могут помочь глобальным усилиям по поиску этого ценного сырья.

Международная группа во главе с доктором Исрой Эзадом, научным сотрудником Школы естественных наук Университета Маккуори, провела эксперименты при высоком давлении и высокой температуре, создав небольшое количество расплавленного карбонатного материала в условиях, аналогичных тем, которые существуют на глубине около 90 километров в мантии ниже земной коры.

Их эксперименты показали, что карбонатные расплавы могут растворять и переносить ряд важных металлов и соединений из окружающих пород мантии — новая информация, которая послужит основой для будущих поисков металлов.

«Мы знали, что карбонатные расплавы содержат редкоземельные элементы , но это исследование идет дальше», — говорит доктор Эзад.

«Мы показываем, что эта расплавленная порода, содержащая углерод, поглощает серу в ее окисленной форме, а также растворяет драгоценные и цветные металлы – «зеленые» металлы будущего – извлеченные из мантии».

Большая часть горных пород, залегающих глубоко в земной коре и ниже в мантии, имеет силикатный состав, подобно лаве, выходящей из вулканов.

Однако небольшая часть (доли процента) этих глубинных пород содержит небольшое количество углерода и воды, что заставляет их плавиться при более низких температурах, чем другие части мантии.

Эти карбонатные расплавы эффективно растворяют и транспортируют цветные металлы (в том числе никель, медь и кобальт), драгоценные металлы (в том числе золото и серебро) и окисленную серу, перегоняя эти металлы в потенциальные месторождения.

«Наши результаты показывают, что карбонатные расплавы, обогащенные серой, могут быть более распространены, чем считалось ранее, и могут играть важную роль в концентрации месторождений металлов», — говорит доктор Эзад.

Исследователи использовали два природных состава мантии: слюдяной пироксенит из западной Уганды и плодородный шпинель-лерцолит из Камеруна.

По словам доктора Эзада, более толстые регионы континентальной коры, как правило, образуются в более старых внутренних регионах континентов, где они могут действовать как губка, поглощая углерод и воду.

«Похоже, что углеродно-серные расплавы растворяют и концентрируют эти металлы в отдельных областях мантии, перемещая их в более мелкие глубины земной коры, где динамические химические процессы могут привести к образованию рудных месторождений», — говорит доктор Эзад.

Доктор Эзад говорит, что это исследование показывает, что отслеживание расплавов карбонатов может дать нам лучшее понимание крупномасштабного перераспределения металлов и процессов рудообразования на протяжении истории Земли.

«Поскольку мир переходит от ископаемого топлива к аккумуляторным, ветровым и солнечным технологиям, спрос на эти важные металлы стремительно растет, и становится все труднее найти надежные источники», — говорит доктор Эзад.

«Эти новые данные предоставляют нам пространство для разведки полезных ископаемых, которые ранее не рассматривались в отношении цветных и драгоценных металлов — месторождений карбонатных расплавов», — говорит она.