Ny undersøgelse afslører hemmeligheden bag magmaer, der producerer Sydafrikas nationale skatte

Sydafrikas historie og økonomi er bygget på dens rige naturskatte af en række ædle metaller, sten og mineraler.

Landets mineralforekomster er blevet skabt gennem hundreder af millioner af år gennem processer, der stadig ikke er helt forstået.

En af disse processer, som har bekymret videnskabsmænd og geologer i årevis, er oprindelsen af ​​chromitlag, der er vært for lagdelte indtrængninger - en vigtig kilde til chrom på vores planet. Denne proces har været et mysterium i årtier, som forskere forsøgte at finde ud af, hvordan lag af ren krom dannes fra magmas, der kommer fra Jordens kappe. Disse formodes at være rige på et mineral kaldet olivin - ikke kromit.

"Det har været en udbredt opfattelse, at magmaer fra kappen ikke direkte kan krystallisere krom, da kappeklipperne, der bliver smeltet, er rige på olivin, og derfor bør disse smelte krystallisere olivin, ikke kromit, " siger professor Rais Latypov fra School of Geosciences ved University of the Witwatersrand i Sydafrika, hvis forskerhold udgav en artikel i Naturkommunikation i 2018.

"Sammen med en stor gruppe af mine kolleger, Jeg har i flere årtier prøvet hårdt på at finde en mekanisme, der kan forklare dannelsen af ​​disse store chromitaflejringer i lavvandede skorpekamre, men det viste sig, at vi har ledt det forkerte sted."

For at finde svaret på disse spørgsmål, Latypov og hans team har studeret lag af kromit i Sydafrikas Bushveld Complex, hvor over 80 % af de globale ressourcer af platin-bærende chromitforekomster kan findes.

De opdagede, at nogle basaltiske magmaer vil danne chromit efter dekompression, når de stiger op fra kappen gennem skorpen mod jordens overflade. Reduktionen af ​​trykket, da magma stiger op fra kappen til skorpen, er nøglen til kromitets krystallisationsproces.

"Når disse magmaer ankommer til et lavvandet magmakammer, sidder kun et par kilometer under jordens overflade, de er allerede mættet i ren krom, og, på afkøling, kan krystallisere lag af platin-bærende massiv kromitit.

Chrom er et vigtigt industrielt element, der væsentligt forbedrer de fysiske og kemiske egenskaber af stål, øge deres styrke og gøre dem korrosionsbestandige. Platin, der er forbundet med disse sten, bruges i katalysatorer i biler til at nedbryde giftige udstødningsgasser til relativt godartede arter.

Disse zebra-stribede farvede lag af platinholdig chromit, der er dannet gennem denne proces, kan tydeligt ses i højdedragene i toppen af ​​Bushveld Complex, nær Steelpoort i Mpumalanga, som blev afsløret gennem erosion i løbet af de mange millioner år siden, de blev dannet. Nogle af disse lag kan være flere meter tykke og strække sig over hundreder af kilometer.

"Bushveld-komplekset dækker et område på 100-vis af kvadratkilometer. Det strækker sig fra Steelpoort i Mpumalanga i øst, forbi Pretoria til Pilanesberg i Vesten; og fra Bethal, Mpumalanga i syd til nord for Polokwane i Limpopo. Vi mener, at Bushveld-kammeret må have fungeret som et gennemstrømningssystem, i hvilket magmer kom ind og deponerede deres krom, før den flyder ud af kammeret og går i udbrud som basalt via vulkaner, som nu er eroderet væk, " siger Latypov.

"Det ser ud til, at reduktionen af ​​litostatisk tryk under overførslen af ​​kappeafledte smelter mod overfladen spiller en afgørende rolle i dannelsen af ​​magmaer, der producerer planetariske ressourcer, uden hvilket det moderne menneskelige samfund ikke kan udvikle sig på en bæredygtig måde. "

Der udføres yderligere forskning i, om andre magmatiske aflejringer rundt om i verden, såsom vanadium-bærende magnetit i lagdelte indtrængninger, kan også relateres til litostatisk trykreduktion.