研究人員繪製了一張新的全球地圖，顯示了與稀土元素相關的不尋常火山岩的發現地點，揭示了與地球大陸最古老和最厚的部分之間的驚人聯繫。
由劍橋大學地球科學系科學家領導的國際研究小組發現，這些富含稀土的火成岩與岩石圈（地球的堅硬外殼）的變化密切相關。他們的發現表明，厚的岩石圈在形成能夠隨著時間的推移富集有價值金屬的岩石類型方面發揮著重要作用。
研究發表於 自然地球科學它可以幫助科學家識別世界各地新的稀土礦藏。
劍橋地球科學中心這項研究的主要作者埃米莉·鮑曼博士說：“我們的研究開始為我們可以預期這些岩石以及相關稀土元素沉積物的形成位置提供一些預測能力。”
稀土元素是許多現代技術的關鍵組成部分，包括智慧型手機、電動車和風力渦輪機。隨著對清潔能源技術的需求上升，各國越來越希望確保國內供應，而不是嚴重依賴從中國的進口。
古大陸地殼掌握著關鍵
長期以來，科學家一直試圖理解為什麼稀土礦藏出現在某些地區而不是其他地區。
劍橋地球科學學院這項研究的主要作者莎莉·吉布森教授表示：「對於稀土礦床為什麼會在它們所在的地方形成，科學界有很多興趣。」她目前正在領導一個有關該主題的價值 100 萬英鎊的研究計畫。
先前的大多數研究都考察了單一礦床或特定區域。相反，這項研究著眼於全球範圍內的問題，同時也著眼於地球表面深處發生的過程。
為了進行這項研究，鮑曼從世界各地收集的約 9,000 個火成岩樣本中收集了化學資訊。所有岩石都富含溶解的二氧化碳2增加稀土元素濃度增加機率的重要成分。
「直到最近，這部分火成岩還只是純粹的好奇心，」吉布森說。 “地質學家急切地收集它們；研究生在實踐課上對它們著迷。但近年來，它們變得非常重要。”
其中許多岩石非常不尋常，最初來自 19 世紀和 20 世紀。它們的名字通常來自於它們的發現地點或它們所擁有的稀有礦物。
「術語如此廣泛，你幾乎可以用這些岩石名稱創造出一種新的語言，」吉布森說。 “這一點以及它們的科學複雜性增加了混亂，人們往往會迴避它們。”
地震波揭示了隱藏稀土的痕跡
研究人員將岩石資料庫與地球內部的詳細地震影像結合。利用地震波，研究團隊得以繪製不同大陸下方岩石圈的厚度和結構圖。
參與這項研究的地球物理學家謝爾蓋·列別傑夫教授說：“利用地震產生的地震波，我們可以創建岩石圈的詳細圖像，類似於聲納如何識別海底特徵。” “從這張地圖中我們可以看到岩石圈厚度為我們在哪裡找到這些沉積物提供了指導。”
科學家發現，具有豐富稀土化學成分的岩石主要存在於地球最厚、最古老的岩石圈的崎嶇邊緣。
吉布森說：“我們必須將岩石化學和地震數據這兩個難題放在一起，才能建立聯繫。” “具有適合富集的化學成分的岩石只出現在非常特定的地方，尤其是地球最厚、最古老的岩石圈的陡峭邊緣。”
稀土礦床是如何在地下深處緩慢形成的
研究人員表示，厚厚的岩石圈使地函岩石處於高壓和相對涼爽的條件下，限制了可能發生的融化程度。在這些條件下，地下只會形成少量岩漿。
這些岩漿塊通常被困在岩石圈下方，在那裡它們慢慢冷卻並轉化為二氧化碳2– 豐富的火成岩。後來的地質事件可能會再次部分熔化這些岩石，使稀土元素隨著時間的推移變得更加集中，直到形成具有經濟價值的礦床。
團隊現在計劃擴大研究範圍，將年齡超過 2 億年的岩石納入其中，其中含有許多世界上最重要的稀土礦和礦床。
吉布森說：「對於這項工作，我們最初關注的是地球各大大陸主要分裂階段後形成的沉積物。」他解釋說，造山和大陸裂谷等地質活動擾動了許多古老的岩石，使研究變得更加困難。 「既然我們已經確定這種系統行為的存在，我們就可以回到過去。這將是一個更大的挑戰，但我希望這將是預測礦物出現的關鍵一步。”
