研究人员绘制了一张新全球地图,显示与稀土元素相关的异常火山岩分布,并发现它们与地球最古老、最厚的大陆地壳有着惊人联系。因为没有什么比地质学更能体现“藏宝图”了。

由剑桥大学地球科学系科学家领导的国际团队发现,这些富含稀土的岩浆岩与岩石圈(地球刚性外壳)的厚度变化密切相关。他们的研究表明,厚岩石圈在形成能够长期富集有价值金属的岩石中扮演关键角色——说白了,地球地壳一直在私藏好东西。

这项发表在《自然·地球科学》上的研究,可能帮助科学家在全球发现新的稀土矿床。

“我们的研究开始提供一种预测能力,告诉我们这些岩石——以及与之相关的稀土元素矿床——可能在哪里形成。”研究第一作者、剑桥地球科学系的埃米莉·鲍曼博士说。这就像天气预报,不过预报的是让你手机能用的石头。

稀土元素是许多现代技术的关键组成部分,包括智能手机、电动汽车和风力涡轮机。随着清洁能源技术需求上升,各国越来越寻求安全的国内供应,而不是严重依赖从中国进口。

科学家长期以来一直试图理解为什么稀土矿床出现在某些地区而不是其他地区。

“为什么稀土矿床会在它们出现的地方形成,这是一个重大的科学兴趣点。”研究资深作者、剑桥地球科学系的萨莉·吉布森教授说,她目前领导一个耗资100万英镑的相关研究项目。花这么多钱研究听起来像奇幻小说里的石头,可真不少。

以往大多数研究考察的是单个矿床或特定区域。而这项研究从全球尺度审视问题,同时探索地球深处发生的过程。

为了开展研究,鲍曼汇编了全球约9000个火成岩样本的化学信息。所有这些岩石都富含溶解的二氧化碳,这是增加稀土元素富集可能性的重要成分。

“直到最近,这类火成岩子集还只是些稀奇玩意儿。”吉布森说,“地质学家热衷收集它们;本科生在实践课上被它们难倒。但近年来它们变得非常相关。”因为没有什么比全球供应链恐慌更能体现“相关性”了。

这些岩石中许多非常罕见,最初是在19世纪和20世纪初被识别的。它们的名字通常来自发现地或所含的奇特矿物。

“这些术语如此庞杂,你几乎可以用这些岩石名称创造一门新语言。”吉布森说,“这一点,加上它们的科学复杂性,增加了混乱,人们往往避而远之。”所以基本上,地质学家发明了一种秘密语言来把其他人挡在门外。

地震波揭示隐藏的稀土线索

研究人员将岩石数据库与地球内部详细的地震成像相结合。利用地震波,团队能够绘制不同大陆下岩石圈的厚度和结构。

“利用地震产生的地震波,我们可以创建岩石圈的切片图像,就像声纳可以识别海床上的特征一样。”参与该研究的地球物理学家谢尔盖·列别杰夫教授说,“从这种映射中,我们可以看到岩石圈厚度在矿床形成中起着指导作用。”地震:具有破坏性,但对矿产勘探也有帮助。

科学家发现,具有稀土富集所需化学性质的岩石主要分布在陡峭的