Скорошни изследвания на китайски учени обясняват как се формират отлаганията на редкоземни елементи (REE), доказвайки, че дълбочината (налягането) на карбонатната магма е ключов фактор, контролиращ анормалната концентрация на REE, които са незаменими суровини в области като новата енергия и високотехнологичните индустрии.
Докато повече от половината световни запаси от редки земни елементи произлизат от вид магматична скала, известна като карбонатит, по-малко от 10 процента от карбонатитните тела образуват икономически жизнеспособни находища на редки земни елементи, което озадачава учените от дълго време.
Асоциираният изследовател Xue Shuo и изследователят Yang Wubin от Института по геохимия в Гуанджоу, Китайската академия на науките, заедно с техния съвместен екип, са открили, че дълбочината на магматично полагане определя потенциала за минерализация на REE.
Откритието обяснява модела на разпространение на глобалните находища на редки земни карбонатити. Например, китайските находища Bayan Obo и Maoniuping са формирани от магмени интрузии на дълбочини над 10 km, според Yang. Докладът на екипа на GIG за образуването на гигантски карбонатитни редкоземни находища, контролирани от дълбоко разположени магмени камери, беше публикуван наскоро в международното академично списание Nature Communications.
Използвайки експерименти с висока температура и високо налягане, екипът симулира процеса на охлаждане и кристализация на карбонатна магма в горната част на средната кора, приблизително 6-20 км под земята. Те откриха, че с граница на около 10 km дълбочина (съответстващо на налягане от около 0,3 GPa), еволюцията на магмата следва два различни еволюционни пътя.
„Когато карбонатната магма е поставена на плитки дълбочини, апатитът кристализира по-рано“, каза Сюе. Апатитът, образуван при такива условия, е богат на силиций и натрий и неговата кристална структура действа като специализирана „клетка“, здраво улавяща редкоземните елементи в решетката. Това води до ранно улавяне на редкоземни елементи, което затруднява тяхната миграция и по-нататъшно натрупване, добави той.
„Междувременно средата с ниско налягане насърчава освобождаването на големи обеми хидротермални течности с ниска соленост от магмата“, каза Сюе, добавяйки, че такива течности имат ограничен капацитет за транспортиране на редкоземни елементи и не са в състояние ефективно да концентрират остатъчните редкоземни елементи, като по този начин възпрепятстват образуването на икономически жизнеспособни рудни находища на по-късни етапи.
Когато карбонатната магма е поставена на по-големи дълбочини, оливинът първо кристализира, консумирайки значително количество силиций от магмата, каза Сюе. Това предотвратява впоследствие кристализирал апатит от образуване на подобна на клетка структура, което го прави трудно да се настани и заключи в редкоземни елементи.
Междувременно средата с високо налягане позволява на магмата да разтваря повече вода, като забавя отделянето на хидротермалните флуиди и насърчава еволюцията на системата в алкална и богата на летливи „солна стопилка“.
REE показват висока разтворимост в такива солеви стопилки, което им позволява непрекъснато да се обогатяват в остатъчната стопилка. Процесът води до кристализация на значителни преходни минерали като хуанхоит, поставяйки солидна основа за широкомащабно утаяване на икономически ценни редкоземни минерали като бастнезит в по-късен етап на еволюцията.
Проучването на GIG е първото, което установява пълна причинно-следствена верига, свързваща налягането, последователността на минерална кристализация, свойствата на стопилката и обогатяването на редкоземни елементи. Янг каза, че това задълбочава разбирането на механизмите зад обогатяването на редкоземни елементи и предлага нови прозрения за изследването на находища на редкоземни елементи от карбонатит.
Според данни от Геоложката служба на Съединените щати запасите на REE в Китай са 44 милиона тона, което представлява 48,4 процента от общите световни запаси.
Сред богатите на редкоземни земи земи в Китай Баян Обо, разположен в Баотоу на автономния регион Вътрешна Монголия, има уникално значение. Със своите огромни запаси, представляващи приблизително 90 процента от общите ресурси на редкоземни елементи в страната и около 40 процента от доказаните общи количества в света, Баян Обо спечели заслужената титла „Роден град на редкоземните земи”.
„За разлика от това, много плитко разположени карбонатитни тела, като Ално в Швеция и Ол Дойньо Ленгай в Танзания, въпреки че могат да съдържат редкоземни елементи, често показват разпръсната и неконцентрирана минерализация, липса на икономическа жизнеспособност за добив“, каза Янг.
„Разгадаването на произхода на находището Bayan Obo не е водено само от човешкото любопитство към еволюцията на Земята и природните закони, но също така служи като съществена стъпка към напредъка на теоретичните прозрения, които могат да насочат бъдещото проучване на руда и практики за устойчив, екологичен добив.“
[email protected]
Нашия източник е Българо-Китайска Търговско-промишлена палaта