Ученые нашли в потухших вулканах редкоземельные металлы, которые можно использовать

Исследовать потухшие вулканы непросто, так как их извержения не наблюдаются. Используя экспериментальный метод, ученые воспроизвели определенный тип вулкана, что помогло им больше узнать о магме. Таким образом, выяснилось, что некоторые виды магмы эффективно концентрируют редкоземельные элементы. Несмотря на название, эти элементы не так уж и редки. Главная сложность заключается в том, чтобы найти эти породы. Исследования, опубликованные в журнале Geochemical Perspectives Letters, показывают, что потухшие вулканы могут стать подходящими местами для их поиска.

В природе существует такой тип магмы, который содержит необычайно высокие уровни железа, и такие магмы встречаются настолько редко, что за всю историю человечества не было зарегистрировано ни одного извержения с его участием. Сейчас эти магмы исследуются только в потухших вулканах, которые были активны миллионы лет назад. Самым известным примером такого вулкана является Эль-Лако в Чили, а также Кируна в Швеции, где долгое время велась добыча железной руды.

В прошлом году компания LKAB объявила, что Кируна является крупнейшим источником редкоземельных элементов в Европе. Это открытие в Кируне побудило ученых задуматься о том, как в вулканическом железном руднике могли находиться редкие земли. У исследователей есть некоторые знания о различных горных породах, богатых редкими элементами, но ни одна из них не сопоставима с Кируном или другими потухшими вулканами с высоким содержанием железа.

Является ли это геологической случайностью, или в богатых железом магмах содержатся такие характеристики, которые способствуют накоплению редкоземельных элементов? Действительно, о многих таких потухших вулканах известно, однако никто не проводил исследований на предмет наличия в них редкоземельных элементов. Кроме того, богатые железом породы легко обнаруживаются из-за их высокого магнитного поля, хоть и являются редкостью.

Воссоздание вулкана в бутылке. Чтобы протестировать данную гипотезу, ученые использовали устройство под названием поршневой цилиндр. В небольшие капсулы, сделанные из благородных металлов, таких как платина, они добавили синтетический материал, напоминающий вулканические породы и магму. Затем на эти капсулы, которые были разогреты до температуры 1100°C, было создано давление, эквивалентное глубине 15 км в земной коре, что привело к превращению материала в жидкость.

В этих экстремальных условиях обнаружилось, что богатая железом магма находится внутри пузырьков более привычного типа магмы, который встречается во всех современных активных вулканах. Эти пузырьки с высоким содержанием железа имеют другую плотность и вязкость, в результате чего они отделяются от своего небогатого железом окружения, подобно воде и маслу, смешанным вместе, которые в итоге разделяются на разные слои.

Богатые железом магмы способны захватывать редкие элементы с такой интенсивностью, что их концентрация может быть почти в 200 раз выше, чем в обычных магмах. Это свидетельствует о том, что открытие в Кируне не было случайным. А значит, стоит ожидать подобных результатов от большинства, если не от всех, богатых железом вулканов.

Добыча редкоземельных металлов сосредоточена в нескольких странах, среди которых ведущее место занимает Китай, а также Соединенные Штаты, Мьянма и Австралия. Редкоземельные элементы считаются «критически важными минералами» из-за их значимости и рисков, связанных с цепочкой поставок, в частности, из-за геополитических обстоятельств. С увеличением спроса на эти материалы наблюдается рост инвестиций в исследования и поиски новых месторождений. Чем больше информации о запасах, тем эффективнее отрасль сможет выбирать подходящие для добычи участки, что позволит минимизировать финансовые, экологические и социальные издержки.

На территориях, богатых железными рудами, которые сформировались на месте потухших вулканов, часто ведется добыча железа. Исследования показывают, что эти уже существующие рудники могут быть переоборудованы для производства редкоземельных элементов. Это был бы положительный результат — существующая добыча полезных ископаемых могла бы обрести дополнительную ценность. Такой подход мог бы уменьшить необходимость открытия новых шахт, что позволит сократить негативное воздействие на экологию.

Ранее исследования индийской миссии Chandrayaan-3 подтвердили гипотезу о существовании океана расплавленной породы на Луне в прошлом. 23 августа 2023 года посадочный модуль Vikram приземлился на южной стороне Луны, после чего был развернут марсоход Pragyan для изучения местности.