Ученые создали глобальную карту месторождений редкоземельных металлов

Исследователи из Кембриджского университета создали глобальную карту, указывающую на месторождения редкоземельных элементов. Работа опубликована в журнале Nature Geoscience.

Международная команда под руководством ученых с кафедры наук о Земле Кембриджа обнаружила, что богатые редкоземельными элементами магматические породы тесно связаны с толщиной литосферы — твердой внешней оболочки планеты. Результаты показывают, что толстая литосфера играет ключевую роль в формировании пород, способных со временем концентрировать ценные металлы.

«Наше исследование начинает давать своего рода предсказательную силу в отношении того, где можно ожидать образования этих пород и, как следствие, связанных с ними месторождений редкоземельных элементов», — заявила доктор Эмили Боуман, ведущий автор исследования.

Редкоземельные элементы критически важны для современных технологий: смартфонов, электромобилей и ветряных турбин. По мере роста спроса на экологически чистые технологии страны все активнее ищут надежные внутренние источники поставок, чтобы снизить зависимость от импорта из Китая.

Ученые давно пытались понять, почему редкоземельные месторождения появляются в одних регионах, но отсутствуют в других. Большинство предыдущих исследований изучали отдельные месторождения или конкретные регионы. Новая работа рассмотрела проблему в глобальном масштабе, исследуя процессы, происходящие глубоко под поверхностью Земли.

Боуман собрала химическую информацию примерно о 9000 образцах магматических пород со всего мира. Все они были обогащены растворенным CO₂ — важным ингредиентом, повышающим вероятность концентрации редкоземельных элементов.

«До недавнего времени эта подгруппа магматических пород была лишь курьезом, — отметила профессор Салли Гибсон, старший автор исследования. — Геологи активно их коллекционировали, студенты были озадачены ими на практических занятиях. Но в последние годы они стали очень актуальны».

Исследователи объединили базу данных пород с детальной сейсмической визуализацией недр Земли. Используя волны от землетрясений, команда смогла составить карту толщины и структуры литосферы под разными континентами.

«С помощью сейсмических волн от землетрясений мы можем создать поперечное изображение литосферы, подобно тому, как гидролокатор может различать объекты на морском дне, — объяснил профессор Сергей Лебедев, геофизик, участвовавший в исследовании. — По этой карте мы видим, что толщина литосферы играет направляющую роль в том, где находятся эти месторождения».

Ученые выяснили, что породы с подходящей для обогащения редкоземельными элементами химией встречаются в основном вдоль крутых краев самой толстой и древней литосферы Земли.

По словам исследователей, толстая литосфера удерживает мантийные породы под высоким давлением и в относительно прохладных условиях, ограничивая плавление. В таких условиях глубоко под землей образуются лишь небольшие объемы магмы. Эти карманы магмы часто оказываются в ловушке под литосферой, где медленно остывают и затвердевают, превращаясь в богатые CO₂ магматические породы. Последующие геологические события могут частично расплавить эти породы снова, позволяя редкоземельным элементам со временем концентрироваться еще сильнее, пока не сформируются экономически ценные месторождения.

Команда планирует расширить исследования, включив в них породы старше 200 миллионов лет, которые содержат многие из крупнейших в мире редкоземельных рудников и месторождений.