يرسم العلماء رواسب الأرض النادرة على نطاق عالمي لأول مرة

حدد باحثون في جامعة كامبريدج نمطًا عالميًا يكشف المكان الذي من المرجح أن تتشكل فيه الصخور البركانية الغنية بالعناصر الأرضية النادرة. وجمعت الدراسة بين التحليل الكيميائي لنحو 9000 عينة صخرية ورسم خرائط زلزالية لباطن الأرض العميق، مما أدى إلى إنشاء صلة بين هذه التركيزات المعدنية وأقدم الهياكل الجيولوجية في القارات.

ويمهد هذا الاكتشاف، الذي نشر في مجلة Nature Geoscience، الطريق للتنبؤ بالرواسب الجديدة لهذه المعادن الأساسية للتكنولوجيا الحديثة. وتعتمد الهواتف الذكية والمركبات الكهربائية وتوربينات الرياح على هذه العناصر، مما يجعل التنقيب الأكثر كفاءة ذا أهمية اقتصادية في سياق تحول الطاقة العالمية.

العلاقة بين بنية الأرض وتركيز المعادن

ووجد الفريق، بقيادة الدكتورة إميلي بومان من قسم علوم الأرض بجامعة كامبريدج، أن الصخور النادرة الغنية بالأرض تظهر في الغالب على الحواف شديدة الانحدار للمناطق ذات الغلاف الصخري الأكثر سمكًا والأقدم. الغلاف الصخري هو الطبقة الخارجية الصلبة للأرض، والتي تشمل القشرة والوشاح العلوي.

تلعب الصخور المخصبة بثاني أكسيد الكربون المذاب دورًا أساسيًا في هذه العملية. وكانت هذه الصخور غير العادية تعتبر من العجائب الجيولوجية حتى وقت قريب، عندما أصبحت أهميتها الاقتصادية واضحة لصناعات التكنولوجيا والطاقة المتجددة.

استخدم الباحثون الموجات الزلزالية الناتجة عن الزلازل لإنشاء صور مقطعية للغلاف الصخري تحت قارات مختلفة. وعملت هذه الخرائط بطريقة مشابهة للسونار، حيث كشفت عن الاختلافات في سمك وبنية طبقات الأرض التي تفسر التوزيع الجغرافي للرواسب.

العملية الجيولوجية لتركيز المعادن

في ظل الضغط العالي والظروف الباردة، يحد الغلاف الصخري السميك من كمية الذوبان التي تحدث في العمق. تتشكل كميات صغيرة من الصهارة النادرة المخصبة بالأرض ببطء تحت الأرض، وغالبًا ما تكون محاصرة تحت الغلاف الصخري، حيث تبرد وتتصلب إلى صخور نارية غنية بثاني أكسيد الكربون.

وقد تؤدي الأحداث الجيولوجية اللاحقة إلى ذوبان هذه الصخور جزئيًا مرة أخرى. وعندما يحدث ذلك، تصبح العناصر الأرضية النادرة مركزة بشكل متزايد، حتى تتشكل رواسب قابلة للحياة اقتصاديًا على مدى ملايين السنين. تحدث هذه العملية بشكل رئيسي عند حواف الجذور القارية القديمة السميكة، حيث تسود ظروف درجة الحرارة والضغط المحددة.

وتقوم البروفيسور سالي جيبسون، المؤلفة الرئيسية للدراسة، حاليًا بتنسيق مشروع بحثي بقيمة مليون جنيه إسترليني مخصص لهذا الموضوع. وسلطت الضوء على التعقيد العلمي لهذه الصخور، والتي غالبا ما تشتق أسماؤها من المواقع التي تم اكتشافها فيها أو ما تحتويه من معادن غريبة، مما يجعل تصنيفها مربكا للعلماء.

الآثار المترتبة على التنقيب عن المعادن العالمية

يوفر رسم الخرائط للعلماء قوة تنبؤية لتحديد المناطق ذات الإمكانات الأكبر للرواسب الأرضية النادرة. وتسعى البلدان بشكل متزايد إلى البحث عن مصادر محلية آمنة لهذه المعادن، مما يقلل الاعتماد على الواردات المتركزة في الصين.

Leia Tambem

تصنف الولايات المتحدة PCC والقيادة الحمراء كمجموعتين إرهابيتين مع حصار الأصول

تصنف الولايات المتحدة PCC والقيادة الحمراء منظمتين إرهابيتين في قرارها الصادر في 5 يونيو

يصبح الاجتماع الفاخر الذي يموله دانييل فوركارو في نيويورك هدفًا لتحقيقات الشرطة الفيدرالية

الصخور ذات التركيب الكيميائي المناسب للتخصيب لا توجد إلا في مواقع محددة للغاية. وكشف البحث عن أنماط منهجية يمكن تطبيقها على المستوى القاري لتوجيه حملات التنقيب عن المعادن وتقييم الإمكانات الجيولوجية.

العناصر الأرضية النادرة تشمل:

• اللانثانم والسيريوم والبراسيوديميوم والنيوديميوم
• السماريوم، اليوروبيوم، الجادولينيوم والتيربيوم
• الديسبروسيوم والهولميوم والإربيوم والثوليوم
• الإيتربيوم واللوتيتيوم والسكانديوم

الخطوات التالية والتوسع في البحث

ويخطط الفريق لتوسيع الدراسة لتشمل الصخور التي يزيد عمرها عن 200 مليون سنة، والتي تحتوي على العديد من المناجم الرئيسية في العالم والرواسب الأرضية النادرة. لقد أدت الأنشطة الجيولوجية مثل بناء الجبال والتصدع القاري إلى اضطراب العديد من الصخور القديمة، مما يجعل تحليلها في البداية أكثر صعوبة.

وأوضح البروفيسور سيرجي ليبيديف، عالم الجيوفيزياء المشارك في الدراسة، أن رسم خرائط الغلاف الصخري باستخدام الموجات الزلزالية يسمح لنا بتصور الهياكل الداخلية المماثلة للسونار تحت الماء. سيتم تطبيق هذه المنهجية بأثر رجعي على الفترات الجيولوجية السابقة لتحسين الفهم العالمي لتكوين الرواسب المعدنية.

واعترف جيبسون بأن العودة بالزمن إلى أبعد من ذلك سيكون أمرًا صعبًا، لكنه يعتبر هذا العمل خطوة أساسية نحو التنبؤ الدقيق بحوادث المعادن. أنشأ البحث سلوكًا منهجيًا يسمح للجيولوجيين بالبحث عن أنماط مماثلة في الصخور ذات العصور الجيولوجية المختلفة.

جمعت المنهجية بين مناهج متعددة التخصصات: تجميع بيانات جيوكيميائية واسعة النطاق، وتكامل تكنولوجيا الزلازل المتقدمة والتحليل المقارن للهياكل القارية. قضى بومان سنوات في جمع ومعالجة المعلومات من عينات الصخور النارية من عدة قارات، وإنشاء قاعدة بيانات قوية للتحقق من صحة الفرضيات حول توزيع المعادن.

تعزز هذه النتائج أهمية البحث الجيولوجي الأساسي للتنمية التكنولوجية المستدامة. سيستمر الطلب المتزايد على العناصر الأرضية النادرة في دفع أبحاث التنقيب عن المعادن المدعومة بنماذج علمية محسنة، مما يزيد من الكفاءة ويقلل من الآثار البيئية الناجمة عن الاستكشاف غير الموجه.