科学家首次绘制全球范围内的稀土矿床地图

剑桥大学的研究人员发现了一种全球模式，揭示了富含稀土元素的火山​​岩最有可能形成的地方。该研究将对约 9,000 个岩石样本的化学分析与地球深处的地震测绘相结合，在这些矿物浓度与大陆最古老的地质结构之间建立了联系。

这一发现发表在《自然地球科学》杂志上，为预测这些现代技术必需金属的新矿床铺平了道路。智能手机、电动汽车和风力涡轮机依赖于这些元素，使得更有效的勘探在全球能源转型的背景下具有经济意义。

地球结构与金属浓度之间的联系

由剑桥大学地球科学系埃米莉·鲍曼博士领导的研究小组发现，富含稀土的岩石主要出现在岩石圈较厚、较古老的地区的陡峭边缘。岩石圈是地球的刚性外层，包括地壳和上地幔。

富含溶解二氧化碳的岩石在此过程中发挥着重要作用。直到最近，当它们的经济重要性对于技术和可再生能源行业变得显而易见时，这些不寻常的岩石还被认为是地质奇观。

研究人员利用地震产生的地震波创建不同大陆下方岩石圈的横截面图像。这种测绘的工作方式与声纳类似，揭示了地层厚度和结构的变化，从而解释了矿床的地理分布。

矿物富集地质过程

在高压和寒冷的条件下，厚厚的岩石圈限制了深部发生的融化量。少量富含稀土的岩浆在地下缓慢形成，通常被困在岩石圈下方，在那里它们冷却并凝固成富含二氧化碳的火成岩。

后来的地质事件可能会再次部分融化这些岩石。当这种情况发生时，稀土元素变得越来越集中，直到数百万年形成经济上可行的沉积物。这一过程主要发生在古老而厚实的大陆根部的边缘，那里存在特定的温度和压力条件。

该研究的资深作者莎莉·吉布森教授目前正在协调一项耗资 100 万英镑的研究项目，专门针对该主题。她强调了这些岩石的科学复杂性，这些岩石的名称通常源自它们的发现地点或它们所含的奇怪矿物，这使得科学家们对分类感到困惑。

对全球矿产勘探的影响

绘图为科学家提供了预测能力，以识别最有稀土矿藏潜力的区域。各国越来越多地寻求这些金属的安全国内来源，减少对集中在中国的进口的依赖。

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具有适合富集的化学成分的岩石仅出现在非常特定的位置。该研究揭示了可在大陆范围内应用的系统模式，以指导矿产勘探探险和地质潜力评估。

稀土元素包括：

• 镧、铈、镨和钕
• 钐、铕、钆和铽
• 镝、钬、铒和铥
• 镱、镥和钪

下一步和研究扩展

该团队计划扩大研究范围，将年龄超过 2 亿年的岩石纳入其中，其中蕴藏着世界上许多主要矿山和稀土矿床。造山和大陆裂谷等地质活动扰动了许多古老的岩石，使它们的初始分析更具挑战性。

参与这项研究的地球物理学家谢尔盖·列别捷夫教授解释说，利用地震波绘制岩石圈地图使我们能够像水下声纳一样可视化内部结构。该方法将回顾性地应用于以前的地质时期，以完善全球对矿床形成的理解。

吉布森承认，追溯到更早的时期将具有挑战性，但他认为这项工作是准确预测矿物出现的基本一步。该研究建立了系统行为，使地质学家能够在不同地质时代的岩石中寻找相似的模式。

该方法结合了多学科方法：汇编广泛的地球化学数据、集成先进的地震技术和大陆结构的比较分析。鲍曼花了数年时间收集和处理来自几个大陆的火成岩样本的信息，创建了一个强大的数据库来验证有关矿物分布的假设。

这些发现强调了基础地质调查对于可持续技术发展的重要性。对稀土不断增长的需求将继续推动由精细科学模型支持的矿产勘探研究，提高效率并减少无定向勘探对环境的影响。