Nye fund kaster lys over at finde værdifulde grønne metaller

Forskning ledet af Macquarie University kaster nyt lys over, hvordan koncentrationer af metaller, der bruges i vedvarende energiteknologier, kan transporteres dybt inde fra Jordens indre kappe af kulstofrige smelter med lav temperatur.

Resultaterne offentliggjort i denne uge i tidsskriftet Science Advances kan hjælpe globale bestræbelser på at finde disse værdifulde råvarer.

Et internationalt hold ledet af Dr. Isra Ezad, en postdoc-stipendiat fra Macquarie University's School of Natural Sciences, udførte højtryks- og højtemperatureksperimenter, der skabte små mængder smeltet carbonatmateriale under forhold svarende til dem omkring 90 kilometers dybde i kappen, under jordskorpen.

Deres eksperimenter viste, at karbonatsmelter kan opløses og bære en række kritiske metaller og forbindelser fra omgivende klipper i kappen - ny information, der vil informere fremtidig metalprospektering.

"Vi vidste, at karbonatsmelter bar sjældne jordarters grundstoffer, men denne forskning går videre," siger Dr. Ezad.

"Vi viser, at denne smeltede sten, der indeholder kulstof, optager svovl i sin oxiderede form, mens den også opløser ædel- og uædle metaller - fremtidens 'grønne' metaller - udvundet fra kappen."

Det meste af stenen, der ligger dybt i jordskorpen og nedenunder i kappen, er sammensat af silikat, ligesom lavaen, der kommer ud af vulkaner.

Men en lille del (en brøkdel af en procent) af disse dybe klipper indeholder små mængder kulstof og vand, der får dem til at smelte ved lavere temperaturer end andre dele af kappen.

Disse carbonatsmelter opløser og transporterer effektivt uædle metaller (herunder nikkel, kobber og kobolt), ædelmetaller (inklusive guld og sølv) og oxideret svovl, og destillerer disse metaller til potentielle aflejringer.

"Vores resultater tyder på, at carbonatsmelter beriget med svovl kan være mere udbredte end tidligere antaget og kan spille en vigtig rolle i at koncentrere metalaflejringer," siger Dr. Ezad.

Forskerne brugte to naturlige kappesammensætninger:en glimmerpyroxenit fra det vestlige Uganda og en frugtbar spinellherzolit fra Cameroun.

Tykkere kontinentale skorperegioner har en tendens til at dannes i ældre indre regioner af kontinenter, hvor de kan fungere som en svamp, der suger kulstof og vand op, siger Dr. Ezad.

"Carbon-svovl-smelter ser ud til at opløse og koncentrere disse metaller inden for adskilte kappeområder, og flytte dem ind i lavere skorpedybder, hvor dynamiske kemiske processer kan føre til dannelse af malmaflejringer," siger Dr. Ezad.

Dr. Ezad siger, at denne undersøgelse indikerer, at sporing af karbonatsmelter kunne give os en bedre forståelse af storskala metalomfordeling og malmdannelsesprocesser gennem Jordens historie.

"I takt med at verden skifter væk fra fossile brændstoffer til batteri-, vind- og solteknologi, stiger efterspørgslen efter disse essentielle metaller i vejret, og det bliver sværere at finde pålidelige kilder," siger Dr. Ezad.

"Disse nye data giver os et mineraludforskningsrum, der tidligere ikke var blevet overvejet for basis- og ædelmetaller - aflejringer fra carbonatsmelter," siger hun.

Flere oplysninger: Isra S. Ezad et al., Incipient carbonate melting driver metal- og svovlmobilisering i kappen, Science Advances (2024). DOI:10.1126/sciadv.adk5979

Journaloplysninger: Videnskabelige fremskridt

Leveret af Macquarie University