ابتكر الباحثون خريطة عالمية جديدة تُظهر أماكن تواجد الصخور البركانية غير العادية المرتبطة بالعناصر الأرضية النادرة، كاشفين عن ارتباط مذهل بأقدم وأسمك أجزاء قارات الأرض. لأنه لا شيء يقول 'خريطة كنز' مثل الجيولوجيا.
وجد الفريق الدولي، بقيادة علماء من قسم علوم الأرض بجامعة كامبريدج، أن هذه الصخور النارية الغنية بالعناصر النادرة ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالتباينات في الغلاف الصخري، القشرة الخارجية الصلبة للكوكب. تشير نتائجهم إلى أن الغلاف الصخري السميك يلعب دورًا رئيسيًا في تكوين أنواع الصخور القادرة على تركيز المعادن الثمينة بمرور الوقت - في الأساس، كانت قشرة الأرض تحتكر كل الأشياء الجيدة.
نُشرت الدراسة في مجلة Nature Geoscience، ويمكن أن تساعد العلماء في تحديد رواسب جديدة من العناصر الأرضية النادرة حول العالم.
قالت الدكتورة إميلي بومان، المؤلفة الرئيسية للدراسة من قسم علوم الأرض بجامعة كامبريدج: 'بدأ بحثنا يوفر نوعًا من القوة التنبؤية حول أين يمكننا توقع وجود هذه الصخور، وبالتالي رواسب العناصر الأرضية النادرة المرتبطة بها'. إنها مثل توقعات الطقس، لكن للصخور التي تجعل هاتفك يعمل.
العناصر الأرضية النادرة هي مكونات حاسمة في العديد من التقنيات الحديثة، بما في ذلك الهواتف الذكية والمركبات الكهربائية وتوربينات الرياح. مع ارتفاع الطلب على تقنيات الطاقة النظيفة، تبحث الدول بشكل متزايد عن إمدادات محلية آمنة بدلاً من الاعتماد بشكل كبير على الواردات من الصين.
لطالما حاول العلماء فهم سبب ظهور رواسب العناصر الأرضية النادرة في بعض المناطق دون غيرها.
قالت البروفيسورة سالي جيبسون، المؤلفة الكبيرة للدراسة من قسم علوم الأرض بجامعة كامبريدج، والتي تقود حاليًا مشروعًا بحثيًا بقيمة مليون جنيه إسترليني يركز على هذا الموضوع: 'هناك اهتمام علمي كبير بسبب تشكل رواسب العناصر الأرضية النادرة في أماكنها'. هذا مبلغ كبير من المال يُنفق على صخور تبدو وكأنها تنتمي إلى رواية خيالية.
درست معظم الدراسات السابقة رواسب فردية أو مناطق محددة. هذا البحث بدلاً من ذلك نظر إلى المشكلة على نطاق عالمي مع استكشاف العمليات التي تحدث في أعماق سطح الأرض.
لإجراء الدراسة، جمعت بومان معلومات كيميائية من حوالي 9000 عينة صخور نارية جُمعت من جميع أنحاء العالم. كانت جميع الصخور غنية بثاني أكسيد الكربون المذاب، وهو مكون مهم يزيد من احتمالية تركيز العناصر الأرضية النادرة.
قالت جيبسون: 'حتى وقت قريب نسبيًا، كانت هذه المجموعة الفرعية من الصخور النارية مجرد فضول. كان الجيولوجيون يجمعونها بشغف؛ وكان الطلاب الجامعيون في حيرة من أمرهم في الفصول العملية. لكن في السنوات الأخيرة أصبحت ذات صلة كبيرة'. لأنه لا شيء يقول 'الصلة' مثل أزمة سلسلة التوريد العالمية.
العديد من هذه الصخور غير عادية للغاية وتم تحديدها في الأصل في القرنين التاسع عشر وأوائل القرن العشرين. غالبًا ما جاءت أسماؤها من الأماكن التي اكتُشفت فيها أو من المعادن الغريبة التي تحتويها.
قالت جيبسون: 'المصطلحات واسعة جدًا لدرجة أنه يمكنك تقريبًا صنع لغة جديدة من أسماء الصخور هذه. هذا، إلى جانب تعقيدها العلمي، أضاف ارتباكًا، ويميل الناس إلى الابتعاد عنها'. لذا، بشكل أساسي، اخترع الجيولوجيون لغة سرية لإبعاد الجميع.
موجات الزلازل تكشف أدلة خفية عن العناصر الأرضية النادرة
جمع الباحثون قاعدة بيانات الصخور مع التصوير الزلزالي التفصيلي لداخل الأرض. باستخدام موجات الزلازل، تمكن الفريق من رسم خريطة لسمك وبنية الغلاف الصخري تحت القارات المختلفة.
قال البروفيسور سيرجي ليبيديف، عالم الجيوفيزياء المشارك في الدراسة: 'باستخدام الموجات الزلزالية من الزلازل، يمكننا إنشاء صورة مقطعية للغلاف الصخري، تشبه إلى حد كبير السونار الذي يمكنه التقاط الميزات في قاع البحر. من هذا التخطيط، يمكننا أن نرى أن سمك الغلاف الصخري يلعب دورًا إرشاديًا في مكان وجود هذه الرواسب'. الزلازل: مدمرة، ولكنها مفيدة أيضًا للتنقيب عن المعادن.
اكتشف العلماء أن الصخور ذات الكيمياء المناسبة لإثراء العناصر الأرضية النادرة توجد بشكل رئيسي على طول المنحدرات الحادة