Banbrytande ny forskning har hjälpt geologer att lösa ett mångårigt pussel som kan hjälpa till att hitta nya, outnyttjade koncentrationer av några av de mest värdefulla sällsynta jordartsmetallerna.

Ett team av geologer, ledd av professor Frances Wall från Camborne School of Mines, har upptäckt en ny hypotes för att förutsäga var sällsynta jordartsmetaller neodym och dysprosium kan hittas.

Elementen är bland de mest eftertraktade, eftersom de är en viktig del av digital och ren energitillverkning, inklusive magneter i stora vindkraftverk och elbilsmotorer.

För den nya forskningen, forskare genomförde en serie experiment som visade att natrium och kalium - snarare än klor eller fluor som tidigare trott - var nyckelingredienserna för att göra dessa sällsynta jordartsmetaller lösliga.

Detta är avgörande eftersom det avgör om de kristalliserar – vilket gör dem lämpliga för extraktion – eller förblir lösta i vätskor.

Experimenten skulle därför kunna göra det möjligt för geologer att göra bättre förutsägelser om var de bästa koncentrationerna av neodym och dysprosium sannolikt kommer att finnas.

Resultaten publiceras i tidskriften, Vetenskapens framsteg på fredag, 9 oktober 2020.

University of Exeter forskare, genom projektet "SoS RARE", har tidigare studerat många naturliga exempel på rötterna till mycket ovanliga utdöda karbonatvulkaner, där världens bästa sällsynta jordartsmetaller förekommer, för att försöka identifiera potentiella fyndigheter av de sällsynta jordartsmetallerna.

Dock, för att få en större insikt i deras resultat, de bjöd in Michael Anenburg att gå med i teamet för att utföra experiment vid Australian National University (ANU).

Han simulerade kristallisationen av smält karbonatmagma för att ta reda på vilka grundämnen som skulle koncentreras i det heta vattnet som blev över från kristallisationsprocessen.

Den visade att natrium och kalium gör de sällsynta jordartsmetallerna lösliga i lösning. Utan natrium och kalium, sällsynta jordartsmetaller faller ut i själva karbonatiten. Med natrium, mellanliggande mineraler som burbankit bildas och ersätts sedan. Med kalium, dysprosium är mer lösligt än neodym och förs ut till de omgivande bergarterna.

Professor Frances Wall, ledare för SoS RARE-projektet sa:"Detta är en elegant lösning som hjälper oss att bättre förstå var "tunga" sällsynta jordartsmetaller som dysprosium och "lätta" sällsynta jordartsmetaller som neodym kan vara koncentrerade i och runt karbonatitintrång. Vi letade alltid efter bevis på kloridhaltiga lösningar men misslyckas med att hitta det. Dessa resultat ger oss nya idéer."

Michael Anenburg, en postdoktor vid ANU sa:"Mina små experimentella kapslar avslöjade mineraler som naturen vanligtvis döljer för oss. Det var en överraskning hur väl de förklarar vad vi ser i naturliga bergarter och malmfyndigheter."

"Sällsynta jordartsmetallers rörlighet i och runt karbonatiter kontrollerad av natrium, kalium, and silica" publiceras i Vetenskapens framsteg på fredag, 9 oktober 2020.