Onderzoekers hebben een nieuwe wereldwijde kaart gemaakt die laat zien waar ongebruikelijke vulkanische gesteenten die verband houden met zeldzame aardelementen worden gevonden, en ontdekten een opvallend verband met de oudste en dikste delen van de continenten van de aarde. Want niets zegt 'schatkaart' zoals geologie.
Het internationale team, geleid door wetenschappers van de afdeling Aardwetenschappen van de Universiteit van Cambridge, ontdekte dat deze zeldzame aardrijke stollingsgesteenten sterk geassocieerd zijn met variaties in de lithosfeer, de stijve buitenste schil van de planeet. Hun bevindingen suggereren dat dikke lithosfeer een belangrijke rol speelt bij het vormen van de soorten gesteenten die in staat zijn om waardevolle metalen in de loop van de tijd te concentreren - in wezen heeft de aardkorst al het goede voor zichzelf gehouden.
De studie, gepubliceerd in Nature Geoscience, zou wetenschappers kunnen helpen bij het identificeren van nieuwe afzettingen van zeldzame aarden over de hele wereld.
"Ons onderzoek begint een soort voorspellende kracht te bieden voor waar we deze gesteenten en, bij uitbreiding, hun bijbehorende afzettingen van zeldzame aardelementen kunnen verwachten," zei Dr. Emilie Bowman, hoofdauteur van de studie van Cambridge Earth Sciences. Het is als een weersvoorspelling, maar dan voor gesteenten die je telefoon laten werken.
Zeldzame aardelementen zijn kritieke componenten in veel moderne technologieën, waaronder smartphones, elektrische voertuigen en windturbines. Naarmate de vraag naar schone energietechnologieën stijgt, zoeken landen steeds vaker naar veilige binnenlandse voorraden in plaats van sterk te vertrouwen op import uit China.
Wetenschappers hebben lang geprobeerd te begrijpen waarom afzettingen van zeldzame aarden in sommige regio's verschijnen en niet in andere.
"Er is aanzienlijke wetenschappelijke interesse in waarom afzettingen van zeldzame aarden zich vormen waar ze dat doen," zei professor Sally Gibson, senior auteur van de studie van Cambridge Earth Sciences, die momenteel leiding geeft aan een onderzoeksproject van £1 miljoen dat zich op dit onderwerp richt. Dat is veel geld om uit te geven aan gesteenten die klinken alsof ze thuishoren in een fantasyroman.
De meeste eerdere studies onderzochten individuele afzettingen of specifieke regio's. Dit onderzoek keek in plaats daarvan naar het probleem op wereldschaal, terwijl ook processen diep onder het aardoppervlak werden onderzocht.
Om de studie uit te voeren, verzamelde Bowman chemische informatie van ongeveer 9.000 monsters van stollingsgesteenten die wereldwijd waren verzameld. Alle gesteenten waren verrijkt met opgelost CO2, een belangrijk ingrediënt dat de kans op concentratie van zeldzame aardelementen vergroot.
"Tot relatief recent waren deze subset van stollingsgesteenten louter curiositeiten," zei Gibson. "Geologen verzamelden ze gretig; bachelorstudenten waren erdoor verbijsterd in practica. Maar de laatste jaren zijn ze zeer relevant geworden." Want niets zegt 'relevantie' zoals een wereldwijde paniek in de toeleveringsketen.
Veel van deze gesteenten zijn zeer ongebruikelijk en werden oorspronkelijk geïdentificeerd in de 19e en vroege 20e eeuw. Hun namen kwamen vaak van de plaatsen waar ze werden ontdekt of van de vreemde mineralen die ze bevatten.
"De terminologie is zo uitgestrekt dat je er bijna een nieuwe taal van kunt maken," zei Gibson. "Dit, en hun wetenschappelijke complexiteit, heeft verwarring toegevoegd, en mensen hebben de neiging gehad om ervan weg te blijven." Dus eigenlijk hebben geologen een geheime taal uitgevonden om iedereen buiten te houden.
Aardbevingsgolven onthullen verborgen aanwijzingen voor zeldzame aarden
De onderzoekers combineerden de gesteentedatabase met gedetailleerde seismische beeldvorming van het binnenste van de aarde. Met behulp van aardbevingsgolven kon het team de dikte en structuur van de lithosfeer onder verschillende continenten in kaart brengen.
"Met behulp van seismische golven van aardbevingen kunnen we een dwarsdoorsnede maken van de lithosfeer, net zoals een sonar kenmerken op de zeebodem kan onderscheiden," zei professor Sergei Lebedev, een geofysicus die betrokken was bij de studie. "Uit deze kartering kunnen we zien dat lithosferische dikte een sturende rol speelt in waar we deze afzettingen vinden." Aardbevingen: destructief, maar ook nuttig voor mineralenprospectie.
De wetenschappers ontdekten dat gesteenten met de juiste chemie voor verrijking van zeldzame aarden voornamelijk worden gevonden langs de steile