Tajemnice wulkanów. Skrywają prawdziwy skarb

Naukowcy z Australijskiego Uniwersytetu Narodowego (ANU) oraz Chińskiej Akademii Nauk ogłosili przełomowe wyniki badań nad wydobyciem pierwiastków ziem rzadkich z wnętrza wygasłych wulkanów. Odkrycie to może znacząco wpłynąć na globalne zasoby tych cennych surowców, które znajdują zastosowanie w wielu branżach.

Metale ziem rzadkich, znane także jako pierwiastki ziem rzadkich (ang. rare-earth elements, REE), to grupa 17 pierwiastków chemicznych. Niezwykle trudne do wydobycia ze względu na ich silne rozproszenie i niewielkie złoża, nigdy nie występują w czystej postaci. Ich łączna zawartość w skorupie ziemskiej wynosi 164 ppm, to jest stosunkowo niedużo w porównaniu do innych pierwiastków, np. tlenu, którego zawartość to 464 000 ppm., czy złota, które występuje w ilości około 0,004 ppm.

Metale ziem rzadkich są mniej opłacalne w wydobyciu niż złoto, a mimo to popyt na nie nieustannie rośnie. Wynika to z szerokiego zastosowania w różnych gałęziach gospodarki. Z ich wykorzystaniem powstają m.in. smartfony, obiektywy do cyfrowych aparatów fotograficznych, turbiny wiatrowe, twarde dyski komputerowe, baterie, diody LED, lasery, silniki samochodów elektrycznych oraz monitory i telewizory. Za ok. 70 proc. całkowitej globalnej produkcji metali ziem rzadkich odpowiadają Chiny.

Najnowsze badania przeprowadzone przez ANU i Chińską Akademię Nauk wykazują, że wnętrza wygasłych wulkanów mogą być cennym źródłem metali ziem rzadkich. Praca opublikowana w czasopiśmie "Geochemical Perspectives Letters" ukazuje, że skały magmowe, z wnętrza nieaktywnych wulkanów, zawierają znacznie większe ilości REE niż skały z wulkanów aktywnych.

Dr Michael Anenburg, geolog z ANU i współautor badania, stwierdził, że "nigdy nie widzieliśmy erupcji bogatej w żelazo magmy z aktywnego wulkanu, ale wiemy, że w niektórych wygasłych wulkanach, które mają miliony lat, takie erupcje występowały". Dr Anenburg dodał również, że takie wulkaniczne złoża mogą występować na całym świecie.

Aby zrozumieć wpływ warunków powstawania magmy bogatej w żelazo na zawartość REE, naukowcy przeprowadzili kilkanaście eksperymentów w Eksperymentalnym Laboratorium Petrologicznym ANU. Symulując erupcje wulkaniczne, uzyskali skały podobne do tych z zasobnych w żelazo wygasłych wulkanów.

Mieszanki chemiczne o składzie odpowiadającym skałom wulkanicznym umieścili w piecu ciśnieniowym i podgrzewali je do 800-1500 st. C przez dwa do pięciu dni, do czasu ich całkowitego stopienia. Po przeanalizowaniu składu chemicznego i mineralogicznego tych skał naukowcy dowiedzieli się, że najwyższa koncentracja REE znajduje się w minerałach z grupy fosforanów, takich jak apatyt, monacyt i ksenotym.

Rezultaty badań okazały się zaskakujące. Uzyskane w laboratorium skały zawierały nawet 100 razy więcej pierwiastków ziem rzadkich niż niektóre obecnie eksploatowane złoża. Obecnie największe światowe złoża metali ziem rzadkich znajdują się w Chinach, a w Europie ich potentatem jest Szwecja. Jednak według dr. Anenburga, Australia może wkrótce stać się głównym graczem na rynku REE, dzięki eksploatacji nowych złóż.