

地球上休眠的火山可能是一种尚未开发的、需求量极高的稀土元素来源。一系列基于实验室的实验表明,这些 17 种元素中的一些可能潜藏在这些曾经喷发过的地貌中被封存的、富含铁的神秘岩浆中。研究结果的详细信息刊登在 9 月 24 日发表于《地球化学视角通讯》杂志上的一篇论文中。
休眠火山是指科学家们认为不会再次喷发的火山。据美国地质调查局称,很容易就能判断出某些火山已经休眠。俄勒冈州的蒂尔森山最后一次喷发大约在 30 万年前,侵蚀已经磨损了它的大部分锥体。这座山已经变得寒冷而平静,其火山活动时期已经明确结束。然而,其他火山——包括臭名昭著的圣海伦斯山——可能会休眠数万年,然后再次喷发。对于一些火山来说,缺乏足够可靠的地质数据来真正宣布它们已经休眠。
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休眠火山可能成为稀土元素的来源,包括钆、镨、铈、钐、镧和钕。我们日常使用的设备——智能手机、平板电脑、平面电视、磁铁,甚至导弹和火车——都需要稀土元素。稀土元素对于制造我们日常使用的设备至关重要。它们也是构建更好的可再生能源技术所必需的,包括风力涡轮机和电动汽车电池。稀土元素本身相当丰富,但其在矿石中的浓度可能相对较低。
研究合著者、澳大利亚国立大学地球化学家迈克尔·阿嫩伯格(Michael Anenburg)在一份声明中说:“稀土元素并非那么稀有。它们的丰度与铅和铜相似。但是,从它们所在的矿物中分解和提取这些金属是具有挑战性且昂贵的。”
为了寻找新的稀土元素来源,阿嫩伯格和中国科学院的合著者研究了休眠火山中富含铁的岩浆。据该团队称,这种岩浆浓缩稀土金属的效率是活跃火山岩浆的 100 倍。
该团队通过使用与富含铁的休眠火山岩石相似的岩石,在实验室中模拟了火山喷发。将岩石放入加压熔炉中,在极高的温度下加热。它们最终熔化,然后团队观察了岩石中的元素。他们看到了岩浆-热液流体气泡和氧化铁-气泡对,这表明岩浆中存在一些稀土元素,如镧、铈和钕。
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阿嫩伯格说:“我们从未见过活跃火山喷出富含铁的岩浆,但我们知道一些拥有数百万年历史的休眠火山曾发生过这种神秘的喷发。”“我们的研究结果表明,全球范围内这些富含铁的休眠火山,如智利的 El Laco,可以被研究以寻找稀土元素的存在。”
虽然目前仍处于实验阶段,但结果表明休眠火山可能是寻找这些元素的地方。钻石和铜已经可以在风化或休眠的火山中开采,但这并不意味着没有风险,因为我们对一些可能休眠的火山缺乏足够的地质数据。
随着越来越多的国家转向可再生能源和清洁技术,到 2030 年,对稀土元素的需求预计将增长五倍。中国目前拥有地球上已知最大的稀土元素矿藏。瑞典拥有欧洲最大的稀土矿床,澳大利亚拥有蒙特韦尔德(Mount Weld)的矿床,以及迪博(Dubbo)和爱丽丝泉(Alice Springs)附近的矿床。它们也在加州的芒特帕斯矿(Mountain Pass mine)被发现,潜在的矿藏也可能位于阿拉斯加、怀俄明州和德克萨斯州。