Древни зони на субдукция може да сочат къде се крият залежите на редкоземни елементи

Учени твърдят, че са открили по-точен геоложки път към залежите на редкоземни елементи — суровини, без които трудно биха работили електромобилите, вятърните турбини и смартфоните. Според ново изследване ключът е в древни зони на субдукция, където магма в мантията е реагирала с вещества, освободени при потъването на една тектонична плоча под друга. Проучването, публикувано на 8 април в списание Science Advances, оспорва по-стари обяснения, които свързваха тези залежи най-вече с мантийни плюмове. Авторите му смятат, че именно древните тектонски процеси са „подготвили“ част от местата, където днес се намират ценните минерални натрупвания.

Как се раждат залежите

Според изследването редкоземните елементи кристализират в земната мантия в „джобове“ от магма, богата на алкални метали като натрий и калий, както и на карбонатни минерали като калцит и доломит. Тези магми са известни като алкални и карбонатитни и именно в тях се концентрират елементите, които по-късно могат да образуват залежи. Екипът на Карл Спандлър от Университета в Аделаида посочва, че условията за това са били създадени преди милиони, а в някои случаи и преди милиарди години. „Това изследване показва, че съставките за тези критични минерални залежи са били поставени на място преди много милиони до дори милиарди години“, казва той в изявление.

Древната субдукция като „фабрика“ за бъдещи находища

За да стигнат до този извод, учените използват усъвършенствани модели, с които реконструират тектониката на плочите и процесите на субдукция през последните 2 милиарда години. След това сравняват древните зони на субдукция с местоположението на съвременни залежи на редкоземни елементи и с областите в мантията, където са известни алкални и карбонатитни магмени тела. Резултатът е ясен според авторите: по света известните залежи и магмените „джобове“, които ги подхранват, често се намират над древни зони на субдукция. Когато една плоча потъва под друга, във външната мантия се освобождават флуиди, включително вода, и халогенни елементи като флуор, хлор, бром, йод, астат и тенесин. Те реагират със скали като перидотит и създават „обогатени“ участъци в мантията, които могат да останат стабилни милиони години, преди да се разтопят и да образуват нова магма и впоследствие залежи.

Какво показват числата

Изследването открива, че 67% от известните алкални и карбонатитни магмени тела и 72% от известните залежи на редкоземни елементи лежат върху такава „обогатена“ мантийна материя. При по-старите находища — тези на възраст над 540 милиона години — делът скача до 92%, което според авторите подсказва, че древните залежи са особено тясно свързани с тези процеси.

Някои от залежите, които не попадат в тази схема, вероятно са свързани със зони на субдукция, по-стари от 2 милиарда години, отбелязват учените. Те добавят и че в районите, където се припокриват няколко обогатени мантийни области, има повече алкални и карбонатитни магмени тела и повече редкоземни залежи.

По-точно търсене на критични суровини

Редкоземните елементи са 17 на брой — включително итрий, скандий и 15-те метални елемента в долната част на периодичната таблица. Те са незаменими за батерии на електромобили, вятърни турбини и смартфони, но намирането на достатъчно големи за добив находища досега е било трудно. Според съавтора на изследването Андрю Мердит резултатите могат да помогнат на държави и компании да насочат търсенето по-ефективно. „Като се фокусират върху тези древни тектонски зони, компаниите за проучване и правителствата могат да възприемат по-целенасочен и ефективен подход към откриването на нови находища“, казва той в изявление. Авторите посочват, че най-перспективни са райони с древни зони на субдукция, както и с магма, образувана при ниски температури и в много стабилни участъци на кората и горната мантия.

Според екипа по-доброто моделиране и връщането още по-назад във времето могат да разкрият нови перспективни райони за търсене. Ако тази връзка между древната субдукция и редкоземните залежи се потвърждава и в бъдещи анализи, тя може да се превърне в важен инструмент за намиране на критични суровини, от които зависят редица съвременни технологии.