Los geólogos resuelven el misterio crucial que rodea a los depósitos de elementos de tierras raras

Un equipo internacional de científicos ha ayudado a desentrañar un antiguo misterio sobre cómo se forman los depósitos de elementos de tierras raras bajo tierra y, a veces, parecen desaparecer sin dejar rastro.

Extraños elementos de la Tierra (REE) son un conjunto de 17 elementos químicos valiosos que son increíblemente importantes en la fabricación de dispositivos tecnológicos, y se utilizan como materias primas críticas en todo, desde teléfonos inteligentes hasta unidades de disco, turbinas eólicas, satélites, vehículos eléctricos, equipos médicos y más.

Aunque su nombre sugiere que son raros, de hecho pueden ser relativamente abundantes recursos en la corteza terrestre; su dispersión dispersa los hace difíciles de aislar y extraer de debajo de la superficiey mucho menos en formas ecológicas.

Debido a esto, Los depósitos de REE concentrados son un recurso natural muy codiciado., y los científicos buscan continuamente idear nuevas y mejores formas de encontrar y asegurar los minerales valiosos.

en un nuevo estudio Dirigidos por el geólogo Michael Anenburg de la Universidad Nacional de Australia, los investigadores querían explorar los mecanismos químicos por los cuales los REE se forman debajo de la superficie, específicamente dentro y alrededor de las islas ígneas. carbonatita roca estrechamente asociada con los elementos.

“Estas rocas raras y sus derivados alterados y erosionados proporcionan la mayor parte del REE del mundo”, los investigadores explicar en su nuevo artículo.

“Ningún modelo unificado explica todas las características de los depósitos de REE asociados a la carbonatita, lo que perjudica en gran medida la exploración necesaria para asegurar el suministro futuro”.

Para investigar los procesos de mineralización detrás de los depósitos de REE asociados con la carbonatita, Anenburg y su equipo simularon lo que sucede cuando la roca de carbonatita se calienta a alta presión, antes de enfriarse y despresurizarse, como lo haría en los procesos magmáticos naturales.

Poner pequeñas cantidades de carbonatita sintética en cápsulas de plata o níquel en un aparato de pistón-cilindro, los investigadores sometieron las muestras a temperaturas de hasta 1200 ° C (2192 ° F) a presiones de hasta 2,5 gigapascales (GPa), antes de descomprimirlas gradualmente y enfriarlas hasta 200 ° C (392 ° F) y 0,2 GPa.

“El objetivo era comprender qué concentra REE desde un cuerpo de carbonatita completo hasta un depósito localizado de alto grado”. Anenburg explicó en su cuenta de Twitter.

“Así que decidimos poner una carbonatita en una cápsula y probarla nosotros mismos”.

Hasta ahora, se pensaba que ciertos ligandos – moléculas capaces de unirse a los REE, incluidos el cloro y el flúor – eran necesarias para hacer que los REE fueran solubles, capaces de movilizar los productos químicos en concentraciones cristalizadas capaces de extracción.

Pero eso no es lo que mostró el experimento. En cambio, los resultados sugieren que se requieren químicos alcalinos para el transporte de REE en y alrededor de las carbonatitas como precursor de la mineralización de grado económico, y el experimento muestra que el sodio y el potasio ayudaron a hacer que los REE sean solubles.

Según los investigadores, las carbonatitas que contienen álcalis son capaces de formar fluidos ricos en REE que pueden migrar largas distancias en condiciones de tipo magmático, mientras retienen altas solubilidades de REE.

Por supuesto, solo porque hayamos visto esto en condiciones de laboratorio, no significa necesariamente que observemos las mismas reacciones exactas en los sistemas abiertos de la naturaleza, en los que la presencia de agua y todos los demás tipos de productos químicos en el medio ambiente podría cambiar las cosas.

Aún así, es un paso adelante, y uno que revisa nuestro conocimiento sobre los procesos de fondo involucrados en la formación y concentración de REE.

“Esta es una solución elegante que nos ayuda a comprender mejor dónde están las tierras raras ‘pesadas’ como disprosio y tierras raras ‘ligeras’ como neodimio pueden concentrarse en las intrusiones de carbonatita y sus alrededores “, explica Frances Wall, autora principal y geóloga de la Universidad de Exeter en el Reino Unido.

“Siempre buscábamos evidencia de soluciones que contengan cloruro, pero no la encontramos. Estos resultados nos dan nuevas ideas”.

Los hallazgos se informan en Avances científicos.



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