연구진이 희토류 원소와 관련된 특이한 화산암이 발견되는 곳을 보여주는 새로운 글로벌 지도를 만들었으며, 이는 지구 대륙의 가장 오래되고 두꺼운 부분과 놀라운 연관성을 드러냈다. '보물지도' 하면 지질학이 떠오르는 건 당연하다.

케임브리지 대학교 지구과학과 과학자들이 이끄는 국제 팀은 이러한 희토류가 풍부한 화성암이 지구의 단단한 외부 껍질인 암석권의 변화와 강하게 연관되어 있음을 발견했다. 그들의 연구 결과는 두꺼운 암석권이 시간이 지남에 따라 귀금속을 농축할 수 있는 암석을 형성하는 데 중요한 역할을 한다는 것을 시사한다. 즉, 지구의 지각이 좋은 것들을 모두 독차지하고 있었다는 것이다.

네이처 지구과학(Nature Geoscience)에 발표된 이 연구는 전 세계에서 새로운 희토류 매장지를 식별하는 데 도움이 될 수 있다.

"우리의 연구는 이러한 암석과 그에 따른 희토류 원소 매장지가 어디에서 형성될지 예측할 수 있는 일종의 능력을 제공하기 시작하고 있습니다,"라고 연구의 주저자인 케임브리지 지구과학과의 에밀리 보우먼 박사가 말했다. 마치 일기예보 같지만, 휴대폰을 작동하게 만드는 암석을 위한 예보이다.

희토류 원소는 스마트폰, 전기 자동차, 풍력 터빈을 포함한 많은 현대 기술의 중요한 구성 요소이다. 청정 에너지 기술에 대한 수요가 증가함에 따라, 국가들은 중국으로부터의 수입에 크게 의존하는 대신 안전한 국내 공급을 점점 더 찾고 있다.

과학자들은 왜 희토류 매장지가 일부 지역에는 나타나고 다른 지역에는 나타나지 않는지 오랫동안 이해하려고 노력해 왔다.

"희토류 매장지가 왜 그들이 있는 곳에 형성되는지에 대한 상당한 과학적 관심이 있습니다,"라고 연구의 수석 저자이자 현재 이 주제에 초점을 맞춘 100만 파운드 규모의 연구 프로젝트를 이끌고 있는 케임브리지 지구과학과의 샐리 깁슨 교수가 말했다. 판타지 소설에 나올 법한 암석에 쓰기에는 많은 돈이다.

대부분의 이전 연구는 개별 매장지나 특정 지역을 조사했다. 이 연구는 대신 지구 표면 깊은 곳에서 일어나는 과정을 탐구하면서 전 세계적인 규모로 문제를 살펴보았다.

연구를 수행하기 위해 보우먼은 전 세계에서 수집된 약 9,000개의 화성암 샘플에 대한 화학 정보를 수집했다. 모든 암석은 용해된 CO2가 풍부했으며, 이는 희토류 원소 농도의 가능성을 높이는 중요한 성분이다.

"비교적 최근까지, 이 화성암의 하위 집합은 단순한 호기심에 불과했습니다,"라고 깁슨이 말했다. "지질학자들은 그것들을 열심히 수집했고; 학부생들은 실습 수업에서 당황했습니다. 그러나 최근 몇 년 동안 그것들은 매우 관련성이 높아졌습니다." 글로벌 공급망 패닉만큼 '관련성'을 말해주는 것은 없다.

이 암석들 중 다수는 매우 특이하며 원래 19세기와 20세기 초에 확인되었다. 그들의 이름은 종종 발견된 장소나 포함된 이상한 광물에서 유래했다.

"용어가 너무 방대해서 이 암석 이름들로 거의 새로운 언어를 만들 수 있을 정도입니다,"라고 깁슨이 말했다. "이것과 과학적 복잡성은 혼란을 더했고, 사람들은 그것들을 피하는 경향이 있었습니다." 그래서 기본적으로 지질학자들은 다른 사람들을 배제하기 위해 비밀 언어를 발명한 것이다.

지진파가 숨겨진 희토류 단서를 드러내다

연구진은 암석 데이터베이스를 지구 내부의 상세한 지진 이미징과 결합했다. 지진파를 사용하여 팀은 다른 대륙 아래 암석권의 두께와 구조를 매핑할 수 있었다.

"지진의 지진파를 사용하여, 우리는 암석권의 단면 이미지를 만들 수 있습니다. 마치 소나가 해저의 특징을 식별할 수 있는 것과 같습니다,"라고 연구에 참여한 지구물리학자 세르게이 레베데프 교수가 말했다. "이 매핑을 통해 암석권 두께가 이러한 매장지가 발견되는 곳에 안내 역할을 한다는 것을 알 수 있습니다." 지진: 파괴적이지만, 광물 탐사에도 유용하다.

과학자들은 희토류 농축에 적합한 화학적 조성을 가진 암석이 주로 가파른 지역을 따라 발견된다는 것을 발견했다.