Geologer løser puslespil, der kan forudsige værdifulde aflejringer af sjældne jordarter

Banebrydende ny forskning har hjulpet geologer med at løse et mangeårigt puslespil, der kunne hjælpe med at finde nye, uudnyttede koncentrationer af nogle af de mest værdifulde aflejringer af sjældne jordarter.

Et team af geologer, ledet af professor Frances Wall fra Camborne School of Mines, har opdaget en ny hypotese til at forudsige, hvor sjældne jordartselementer neodym og dysprosium kunne findes.

Elementerne er blandt de mest eftertragtede, fordi de er en væsentlig del af digital og ren energiproduktion, herunder magneter i store vindmøller og elbiler.

For den nye forskning, forskere gennemførte en række eksperimenter, der viste, at natrium og kalium - frem for chlor eller fluor som tidligere antaget - var de vigtigste ingredienser til at gøre disse sjældne jordartselementer opløselige.

Dette er afgørende, da det afgør, om de krystalliserer - hvilket gør dem egnede til ekstraktion - eller forbliver opløst i væsker.

Eksperimenterne kunne derfor give geologer mulighed for at forudsige bedre, hvor de bedste koncentrationer af neodym og dysprosium sandsynligvis vil blive fundet.

Resultaterne offentliggøres i tidsskriftet, Videnskab fremskridt på fredag, 9. oktober 2020.

University of Exeter forskere, gennem 'SoS RARE' -projektet, har tidligere undersøgt mange naturlige eksempler på rødderne til meget usædvanlige uddøde carbonatitvulkaner, hvor verdens bedste sjældne jordforekomster forekommer, for at forsøge at identificere potentielle aflejringer af de sjældne jordmineraler.

Imidlertid, for at få et større indblik i deres resultater, de inviterede Michael Anenburg til at deltage i teamet for at udføre eksperimenter på Australian National University (ANU).

Han simulerede krystallisationen af ​​smeltet carbonatmagma for at finde ud af, hvilke elementer der ville være koncentreret i det varme vand, der var tilovers fra krystallisationsprocessen.

Det viste, at natrium og kalium gør de sjældne jordarter opløselige i opløsning. Uden natrium og kalium, sjældne jordmineraler udfældes i selve carbonatitten. Med natrium, mellemliggende mineraler som burbankit dannes og udskiftes derefter. Med kalium, dysprosium er mere opløseligt end neodym og udføres til de omgivende klipper.

Professor Frances Wall, leder af SoS RARE -projektet sagde:"Dette er en elegant løsning, der hjælper os med bedre at forstå, hvor 'tunge' sjældne jordarter som dysprosium og 'lette' sjældne jordarter som neodym 'kan være koncentreret i og omkring carbonatitindtrængninger. Vi ledte altid efter bevis på kloridholdige løsninger, men det lykkedes ikke at finde dem. Disse resultater giver os nye ideer. "

Michael Anenburg, en postdoktor ved ANU sagde:"Mine små eksperimentelle kapsler afslørede mineraler, som naturen typisk skjuler for os. Det var en overraskelse, hvor godt de forklarer, hvad vi ser i naturlige klipper og malmaflejringer."

"Sjælden jordelementmobilitet i og omkring carbonatitter styret af natrium, kalium, og silica "udgives i Videnskab fremskridt på fredag, 9. oktober 2020.