Forskning under ledning av Macquarie University kastar nytt ljus över hur koncentrationer av metaller som används i förnybar energiteknik kan transporteras från djupt inuti jordens inre mantel av kolrika smältor med låg temperatur.
Resultaten publicerade denna vecka i tidskriften Science Advances kan hjälpa globala ansträngningar att hitta dessa värdefulla råvaror.
Ett internationellt team ledd av Dr. Isra Ezad, en postdoktor från Macquarie University's School of Natural Sciences, genomförde experiment med högt tryck och hög temperatur som skapade små mängder smält karbonatmaterial vid förhållanden som liknar de runt 90 kilometers djup i manteln, under jordskorpan.
Deras experiment visade att karbonatsmältor kan lösas upp och bära en rad kritiska metaller och föreningar från omgivande stenar i manteln – ny information som kommer att informera framtida metallprospektering.
"Vi visste att karbonatsmältorna bar på sällsynta jordartsmetaller, men den här forskningen går längre", säger Dr. Ezad.
"Vi visar att denna smälta sten som innehåller kol tar upp svavel i sin oxiderade form, samtidigt som den löser upp ädelmetaller och basmetaller - framtidens "gröna" metaller - som utvinns från manteln."
Det mesta av bergarten som ligger djupt i jordskorpan och nedanför i manteln är silikat i sammansättning, som lavan som kommer ut ur vulkaner.
Men en liten del (en bråkdel av en procent) av dessa djupa stenar innehåller små mängder kol och vatten som får dem att smälta vid lägre temperaturer än andra delar av manteln.
Dessa karbonatsmältor löser och transporterar effektivt basmetaller (inklusive nickel, koppar och kobolt), ädelmetaller (inklusive guld och silver) och oxiderat svavel, och destillerar dessa metaller till potentiella avlagringar.
"Våra fynd tyder på att karbonatsmältor anrikade på svavel kan vara mer utbredda än man tidigare trott och kan spela en viktig roll för att koncentrera metallavlagringar", säger Dr. Ezad.
Forskarna använde två naturliga mantelkompositioner:en glimmerpyroxenit från västra Uganda och en fertil spinellherzolit från Kamerun.
Tjockare kontinentala jordskorpor tenderar att bildas i äldre inre regioner på kontinenter, där de kan fungera som en svamp och suga upp kol och vatten, säger Dr. Ezad.
"Kol-svavelsmältor verkar lösa upp och koncentrera dessa metaller inom diskreta mantelregioner, och flytta dem till grundare jordskorpans djup, där dynamiska kemiska processer kan leda till bildning av malmavlagringar", säger Dr. Ezad.
Dr. Ezad säger att denna studie indikerar att spårning av karbonatsmältor kan ge oss en bättre förståelse för storskalig metallomfördelning och malmbildningsprocesser under jordens historia.
"När världen övergår från fossila bränslen till batteri-, vind- och solteknik, skjuter efterfrågan på dessa essentiella metaller i höjden, och det blir svårare att hitta tillförlitliga källor", säger Dr. Ezad.
"Denna nya data ger oss ett mineralutforskningsutrymme som tidigare inte ansetts för bas- och ädelmetaller – avlagringar från karbonatsmältor", säger hon.
Mer information: Isra S. Ezad et al, Incipient carbonate melting driver metall- och svavelmobilisering i manteln, Science Advances (2024). DOI:10.1126/sciadv.adk5979
Journalinformation: Vetenskapens framsteg
Tillhandahålls av Macquarie University
