Ученые нашли в потухших вулканах редкоземельные металлы, которые можно использовать

Исследовать потухшие вулканы непросто, так как из них нет извержений. Используя экспериментальный метод, ученые воспроизвели определенный тип вулкана, что помогло им больше узнать о магме. Таким образом выяснилось, что некоторые виды магмы эффективно концентрируют редкоземельные элементы. Вопреки названию, эти элементы не так уж и редки, но их нелегко найти. Исследования, опубликованные в журнале Geochemical Perspectives Letters, показывают, что их можно обнаружить в потухших вулканах. 

В природе существует тип магмы с необычайно высоким уровнем железа, и такие магмы встречаются настолько редко, что за всю историю наблюдений не было зарегистрировано ни одного извержения с их участием. Сейчас эти магмы исследуются только в вулканах, потухших миллионы лет назад. Самые известные такие вулканы — Эль-Лако в Чили и Кируна в Швеции, где долгое время добывалась железная руда.

В прошлом году компания LKAB объявила, что Кируна является крупнейшим источником редкоземельных элементов в Европе. Это открытие в Кируне побудило ученых задуматься, как в вулканическом железном руднике могли находиться редкие земли. Исследователям известны различные горные породы, богатые редкими элементами, но ни одна из них не сопоставима с Кируном или другими потухшими вулканами по уровню содержания железа.

Является ли это геологической случайностью или в богатых железом магмах содержатся характеристики, способствующие накоплению редкоземельных элементов? Известно много потухших вулканов, однако никто не исследовал наличие в них редкоземельных элементов. Кроме того, богатые железом породы хоть и редки, но легко обнаруживаются из-за их высокого магнитного поля.

Воссоздание вулкана в бутылке — чтобы протестировать данную гипотезу, ученые использовали поршневой цилиндр. В небольшие капсулы из благородных металлов, таких как платина, они добавили синтетический материал, напоминающий вулканические породы и магму. Капсулы, разогретые до температуры 1 100°C, подвергли давлению, эквивалентному глубине 15 км в земной коре, что привело к превращению материала в жидкость.

В этих экстремальных условиях обнаружилось, что богатая железом магма находится внутри пузырьков более привычного типа магмы, который встречается во всех современных активных вулканах. Эти пузырьки с высоким содержанием железа имеют другую плотность и вязкость, в результате чего они отделяются от своего небогатого железом окружения, подобно воде и маслу, смешанным вместе, которые в итоге разделяются на разные слои.

Богатые железом магмы способны захватывать редкие элементы с такой интенсивностью, что их концентрация может быть почти в 200 раз выше, чем в обычных магмах. Это свидетельствует, что открытие в Кируне не случайно. А значит, стоит ожидать подобных результатов от большинства, если не от всех богатых железом вулканов.

Добыча редкоземельных металлов сосредоточена в нескольких странах, среди которых ведущее место занимает Китай, а также Соединенные Штаты, Мьянма и Австралия. Редкоземельные элементы считаются «критически важными минералами» из-за их значимости и рисков, связанных с цепочкой поставок, в частности, из-за геополитических обстоятельств. С увеличением спроса на эти материалы наблюдается рост инвестиций в исследования и поиски новых месторождений. Чем больше информации о запасах, тем эффективнее отрасль сможет выбирать подходящие для добычи участки, что позволит минимизировать финансовые, экологические и социальные издержки.

На территориях, богатых железными рудами, которые сформировались на месте потухших вулканов, часто ведется добыча железа. Исследования показывают, что существующие рудники могут быть переоборудованы для производства редкоземельных элементов, то есть добыча полезных ископаемых могла бы обрести дополнительную ценность. Можно было бы не открывать новые шахты и сократить негативное воздействие на экологию.

Ранее исследования индийской миссии Chandrayaan-3 подтвердили гипотезу о существовании океана расплавленной породы на Луне в прошлом. 23 августа 2023 года посадочный модуль Vikram приземлился на южной стороне Луны, после чего был развернут марсоход Pragyan для изучения местности.