Von der Macquarie University geleitete Forschung wirft neues Licht darauf, wie Konzentrationen von Metallen, die in erneuerbaren Energietechnologien verwendet werden, durch kohlenstoffreiche Schmelzen bei niedriger Temperatur aus der Tiefe des Erdmantels transportiert werden können.
Die Ergebnisse veröffentlicht diese Woche im Journal Wissenschaftliche Fortschritte kann die weltweiten Bemühungen zur Suche nach diesen wertvollen Rohstoffen unterstützen.
Ein internationales Team unter der Leitung von Dr. Isra Ezad, einem Postdoktoranden an der School of Natural Sciences der Macquarie University, führte Hochdruck- und Hochtemperaturexperimente durch, bei denen kleine Mengen geschmolzenen Karbonatmaterials unter ähnlichen Bedingungen wie etwa 90 Kilometer tief im Erdmantel erzeugt wurden. unterhalb der Erdkruste.
Ihre Experimente zeigten, dass Karbonatschmelzen eine Reihe kritischer Metalle und Verbindungen aus den umgebenden Gesteinen im Erdmantel auflösen und transportieren können – neue Informationen, die in die zukünftige Suche nach Metallen einfließen werden.
„Wir wussten, dass Karbonatschmelzen Seltenerdelemente enthalten, aber diese Forschung geht noch weiter“, sagt Dr. Ezad.
„Wir zeigen, dass dieses geschmolzene Gestein, das Kohlenstoff enthält, Schwefel in seiner oxidierten Form aufnimmt und gleichzeitig Edelmetalle und unedle Metalle – „grüne“ Metalle der Zukunft – auflöst, die aus dem Erdmantel gewonnen werden.“
Der größte Teil des Gesteins, das tief in der Erdkruste und darunter im Erdmantel liegt, besteht aus Silikat, wie die Lava, die aus Vulkanen austritt.
Allerdings enthält ein winziger Anteil (ein Bruchteil eines Prozents) dieser tiefen Gesteine geringe Mengen an Kohlenstoff und Wasser, was dazu führt, dass sie bei niedrigeren Temperaturen schmelzen als andere Teile des Erdmantels.
Diese Karbonatschmelzen lösen und transportieren effektiv unedle Metalle (einschließlich Nickel, Kupfer und Kobalt), Edelmetalle (einschließlich Gold und Silber) und oxidierten Schwefel und destillieren diese Metalle in potenzielle Lagerstätten.
„Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass mit Schwefel angereicherte Karbonatschmelzen möglicherweise weiter verbreitet sind als bisher angenommen und eine wichtige Rolle bei der Konzentration von Metallvorkommen spielen können“, sagt Dr. Ezad.
Die Forscher verwendeten zwei natürliche Mantelzusammensetzungen: einen Glimmerpyroxenit aus Westuganda und einen fruchtbaren Spinell-Lherzolith aus Kamerun.
Dickere kontinentale Krustenregionen bilden sich tendenziell in älteren Binnenregionen der Kontinente, wo sie wie ein Schwamm wirken und Kohlenstoff und Wasser aufsaugen können, sagt Dr. Ezad.
„Kohlenstoff-Schwefel-Schmelzen scheinen diese Metalle innerhalb einzelner Mantelregionen aufzulösen und zu konzentrieren und sie in flachere Krustentiefen zu befördern, wo dynamische chemische Prozesse zur Bildung von Erzablagerungen führen können“, sagt Dr. Ezad.
Dr. Ezad sagt, dass diese Studie darauf hindeutet, dass die Verfolgung von Karbonatschmelzen uns ein besseres Verständnis der großräumigen Metallumverteilungs- und Erzbildungsprozesse im Laufe der Erdgeschichte ermöglichen könnte.
„Während die Welt von fossilen Brennstoffen auf Batterie-, Wind- und Solartechnologie umsteigt, steigt die Nachfrage nach diesen lebenswichtigen Metallen sprunghaft und es wird immer schwieriger, zuverlässige Quellen zu finden“, sagt Dr. Ezad.
„Diese neuen Daten bieten uns einen Mineralexplorationsraum, der bisher für Basis- und Edelmetalle nicht in Betracht gezogen wurde – Lagerstätten aus Karbonatschmelzen“, sagt sie.
Mehr Informationen:
Isra S. Ezad et al.: Beginnendes Karbonatschmelzen treibt die Metall- und Schwefelmobilisierung im Mantel voran. Wissenschaftliche Fortschritte (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adk5979