اكتشاف العملية القديمة التي خلقت عناصر أرضية نادرة – ويمكن أن تساعدنا في تحديد الرواسب التي نحتاجها بشدة
ربما وجد الباحثون طريقة جديدة لتحديد رواسب العناصر الأرضية النادرة التي تعتبر حيوية لصناعات التكنولوجيا والطاقة.
العناصر الأرضية النادرة تتبلور في عباءة الأرض داخل نقاط من الصهارة الغنية بالمعادن القلوية، مثل الصوديوم والبوتاسيوم، ومعادن الكربونات، مثل الكالسيت والدولوميت. وفي دراسة جديدة، وجد العلماء أن هذه الأنواع من الصهارة، المعروفة باسم الصهارة القلوية والكربوناتيتية، تتشكل فوق الصخور القديمة مناطق الاندساسحيث تغوص إحدى الصفائح التكتونية تحت الأخرى.
الدراسة نشرت في 8 أبريل في المجلة تقدم العلوم، التحديات السابقة نظريات الذي – التي مرتبط تترسب الأتربة النادرة في المقام الأول في أعمدة الوشاح – وهي أعمدة عملاقة على شكل فطر من الصخور المنصهرة شديدة الحرارة والتي تنشأ بالقرب من قلب الأرض. وكتب الباحثون في الدراسة أنه من الممكن أن تكون أعمدة الوشاح متورطة في صنع العناصر الأرضية النادرة. ومع ذلك، لا يوجد تداخل واضح بين الاثنين، وقد تكون الأعمدة ساخنة جدًا بحيث لا تنتج الصهارة القلوية والكربوناتيتية.
وفي الدراسة، استخدم الفريق تقنيات النمذجة المتقدمة لإعادة بناء الأرض تكتونية الصفائح وعمليات الاندساس على مدى 2 مليار سنة الماضية. (يعتقد العلماء أن الاندساس الصفيحي بدأت قبل 3.1 مليار سنة على الأقل، لكن أفضل النماذج تعود إلى ملياري سنة فقط.) بعد ذلك، قارن الباحثون مواقع مناطق الاندساس مع مواقع الرواسب الأرضية النادرة الحالية ومناطق الوشاح حيث من المعروف وجود نقط الصهارة القلوية والكربوناتية.
وجد سباندلر وزملاؤه أن الرواسب المعروفة للعناصر الأرضية النادرة وجيوب الصهارة التي تستضيفها تظهر بشكل متكرر فوق مناطق الاندساس القديمة.
عندما تغرق صفيحة تكتونية تحت صفيحة أخرى في منطقة الاندساس، تنطلق السوائل (مثل الماء) وعناصر الهالوجين (الفلور والكلور والبروم واليود والأستاتين والتينيسين) في الوشاح المغطي. واقترح الباحثون أن هذه المواد تتفاعل مع صخور مثل البريدوتيت، مما يؤدي إلى إنشاء مناطق وشاح “مخصبة” يمكن أن تظل مستقرة لملايين السنين، قبل أن تنصهر تدريجياً لإنتاج الصهارة القلوية أو الكربوناتية، وبالتالي رواسب أرضية نادرة.
وكتب الباحثون في الدراسة أن العمليات الجيولوجية المختلفة يمكن نظريًا أن تذيب مادة الوشاح المخصبة، بما في ذلك عمود الوشاح، وتمدد وترقق القارات أعلاه، وانخفاض الضغط الناتج عن ذوبان الجليد على سطح الأرض. وبغض النظر عن العملية المحددة، فإن الفجوة العمرية الهائلة بين بعض مناطق الاندساس ونقط الصهارة المغطاة والرواسب الأرضية النادرة في الدراسة تشير إلى أن المناطق المخصبة يمكن أن تستمر لدهور.
وقال سباندلر في البيان “هذا الفارق الزمني هو أحد الجوانب الأكثر إثارة للدهشة في النتائج التي توصلنا إليها”. “إنه يظهر أن وشاح الأرض يمكنه تخزين هذه المناطق المخصبة لفترات طويلة بشكل لا يصدق قبل أن تنشأ الظروف المناسبة لتكوين رواسب معدنية.”
أظهرت النتائج أن 67% من نقاط الصهارة القلوية والكربوناتية المعروفة و72% من الرواسب الأرضية النادرة المعروفة تقع فوق مادة الوشاح المخصبة. ونظرًا لأن الرواسب الأرضية النادرة الأقدم تميل إلى أن تكون أكبر حجمًا وذات درجة أعلى من الرواسب الأحدث، فقد أعاد الباحثون تحليل الرواسب التي يزيد عمرها عن 540 مليون سنة، ووجدوا أن 92% منها تقع فوق مناطق الوشاح المخصبة.
وكتب الباحثون أن الرواسب الأرضية النادرة التي لم تكن مرتبطة بمناطق الوشاح المخصبة في الدراسة ربما تكون مرتبطة بمناطق الاندساس الأقدم من ملياري سنة. وكتبوا أنه من الجدير بالذكر أن هناك المزيد من النقط القلوية والكربوناتية من الصهارة والرواسب الأرضية النادرة في مناطق العالم حيث تتداخل مناطق الوشاح المخصبة المتعددة.
هناك 17 عنصرًا أرضيًا نادرًا – الإيتريوم والسكانديوم والعناصر المعدنية الخمسة عشر الموجودة في الجزء السفلي من الأرض. الجدول الدوري. تعتبر هذه العناصر مكونات أساسية في بطاريات السيارات الكهربائية وتوربينات الرياح والهواتف الذكية، ولكن حتى الآن، كان تحديد موقع رواسب كبيرة بما يكفي للتعدين أمرًا صعبًا.
النتائج يمكن أن تساعد البلدان والشركات في العثور على المزيد من رواسب العناصر الأرضية النادرة، مؤلف مشارك في الدراسة أندرو ميرديثوقال الباحث في كلية الفيزياء والكيمياء وعلوم الأرض بجامعة أديلايد في البيان. وقال ميرديث: “من خلال التركيز على هذه المناطق التكتونية القديمة، يمكن لشركات التنقيب والحكومات اتباع نهج أكثر استهدافًا وفعالية للعثور على رواسب جديدة”.
وكتب الباحثون في الدراسة أن أفضل الأماكن للبحث قد تكون المناطق التي بها مناطق اندساس قديمة، وكذلك الصهارة التي تشكلت في درجات حرارة منخفضة وقشرة مستقرة للغاية ومناطق الوشاح العلوي.
وأضافوا أن تحسين النماذج والعودة بالزمن إلى الوراء يمكن أن يساعد العلماء في تحديد المزيد من المناطق المحتملة.
سباندلر، سي، ميرديث، إيه إس، وجريفين، أ. (2026). ربط الكربونات وخامات الأرض النادرة والغلاف الصخري المخصب بالاندساس. تقدم العلوم, 12 (15)، eaeb2942. https://doi.org/10.1126/sciadv.aeb2942
ماذا يوجد داخل مسابقة الأرض: اختبر معلوماتك عن طبقات كوكبنا المخفية
المصدر الأصلي: www.livescience.com
