Giải mã bí ẩn về sự hình thành của các mỏ đất hiếm

Một nhóm các nhà khoa học quốc tế mới đây tuyên bố đã làm sáng tỏ một bí ẩn lâu đời về cách các mỏ đất hiếm hình thành dưới lòng đất và đôi khi chúng biến mất không dấu vết.

Nguyên tố đất hiếm (REEs) là tập hợp 17 nguyên tố hóa học có giá trị cực kỳ quan trọng trong sản xuất thiết bị công nghệ, được sử dụng làm nguyên liệu thô quan trọng trong mọi thứ từ điện thoại thông minh đến ổ đĩa, tuabin gió, vệ tinh, xe điện hay thiết bị y tế.

Mặc dù tên gọi của chúng cho thấy chúng rất hiếm, nhưng trên thực tế, chúng có thể là nguồn tài nguyên tương đối dồi dào trong vỏ Trái đất. Sự phân tán tán xạ của chúng làm cho chúng khó bị cô lập và chiết xuất từ ​​dưới bề mặt, chưa nói đến những cách thân thiện với môi trường.

Giải mã bí ẩn về sự hình thành của các mỏ đất hiếm
Các mỏ REE cô đặc là một nguồn tài nguyên thiên nhiên rất được thèm muốn.

Loading...

Vì lý do này, các mỏ REE cô đặc là một nguồn tài nguyên thiên nhiên rất được thèm muốn và các nhà khoa học đang liên tục tìm kiếm những cách thức mới tốt hơn để tìm kiếm và bảo đảm các khoáng sản có giá trị.

Trong một nghiên cứu mới do nhà địa chất học Michael Anenburg từ Đại học Quốc gia Úc dẫn đầu, các nhà nghiên cứu kỳ vọng khám phá các cơ chế hóa học mà REE hình thành dưới bề mặt, cụ thể là trong và xung quanh đá cacbonatite liên kết chặt chẽ với các nguyên tố.

“Những loại đá quý hiếm này và các dẫn xuất bị thay đổi, phong hóa của chúng cung cấp hầu hết REE trên thế giới. Không có mô hình thống nhất nào giải thích tất cả các đặc điểm của REE liên quan đến cacbonatite làm ảnh hưởng mạnh mẽ đến việc thăm dò cần thiết để đảm bảo nguồn cung trong tương lai”, các nhà nghiên cứu giải thích.

Để điều tra các quá trình khoáng hóa đằng sau trầm tích REE liên quan đến cacbonatite, Anenburg và nhóm nghiên cứu của ông đã mô phỏng điều gì xảy ra khi đá cacbonatite nóng lên dưới áp suất cao, trước khi làm mát và giảm áp giống như trong các quá trình magma tự nhiên.

Đưa một lượng nhỏ cacbonatite tổng hợp vào các viên nang bạc hoặc niken trong một thiết bị xi-lanh piston, các nhà nghiên cứu đã đặt các mẫu này ở nhiệt độ lên đến 1.200 độ C với áp suất lên đến 2,5 gigapascals (GPa), trước khi dần dần giải nén và làm lạnh chúng xuống 200 độ C và 0,2 GPa.

Trước đây, người ta nghĩ rằng một số phối tử nhất định - các phân tử có khả năng liên kết với REE, bao gồm clo và flo - là cần thiết để làm cho REE hòa tan, có khả năng huy động các hóa chất thành các nồng độ tinh thể có khả năng chiết xuất.

Nhưng đó không phải là những gì thí nghiệm cho thấy. Thay vào đó, kết quả cho thấy rằng các hóa chất kiềm cần thiết để vận chuyển REE trong và xung quanh cacbonatite như một tiền chất cho quá trình khoáng hóa cấp kinh tế. Thí nghiệm cho thấy rằng natri và kali đã giúp REEs hòa tan.

Theo các nhà nghiên cứu, cacbonatite mang kiềm có khả năng hình thành chất lỏng giàu REE có thể di chuyển xa trong điều kiện giống magma, trong khi vẫn giữ được khả năng hòa tan REE cao.

Chúng ta đã thấy điều này trong điều kiện phòng thí nghiệm nhưng không nhất thiết có nghĩa là chúng ta sẽ quan sát các phản ứng chính xác giống nhau trong các hệ thống mở của tự nhiên, trong đó sự hiện diện của nước và tất cả các loại hóa chất khác trong môi trường có thể thay đổi mọi thứ. Tuy nhiên, đó là một bước cải tiến kiến ​​thức của chúng ta về các quy trình nền liên quan đến sự hình thành và tập trung REE.

"Đây là một giải pháp giúp chúng ta hiểu rõ hơn về nơi mà đất hiếm “nặng” như dysprosi và đất hiếm “nhẹ” như neodymium có thể tập trung trong và xung quanh sự xâm nhập của cacbonatite. Chúng tôi luôn tìm kiếm bằng chứng về các dung dịch chứa clorua nhưng không tìm thấy. Những kết quả này cho ra những ý tưởng mới", tác giả và nhà địa chất cao cấp Frances Wall từ Đại học Exeter giải thích.

Loading...
TIN CŨ HƠN
Giếng bỏ hoang bỗng nhiên nước nóng 70 độ C

Giếng bỏ hoang bỗng nhiên nước nóng 70 độ C

Nước giếng được người dân sử dụng thường xuyên trước kia nhưng sau thời gian dài bỏ hoang, trong lòng giếng bốc khói.

Đăng ngày: 16/10/2020
Khoa học tìm ra giới hạn tối đa của tốc độ âm thanh: 36km/h

Khoa học tìm ra giới hạn tối đa của tốc độ âm thanh: 36km/h

Trên lý thuyết, âm thanh truyền qua vật liệu hydro kim loại (mới chỉ tồn tại trên lý thuyết) sẽ có tốc độ cao nhất, gần với mốc 36 km/s.

Đăng ngày: 15/10/2020
Các nhà vật lý phát hiện ra nguồn năng lượng mới còn mạnh mẽ hơn cả bom hạt nhân

Các nhà vật lý phát hiện ra nguồn năng lượng mới còn mạnh mẽ hơn cả bom hạt nhân

Nguồn năng lượng mới này là một loại hạt cơ bản sơ cấp và là một thành phần cơ bản của vật chất.

Đăng ngày: 15/10/2020
14 điểm ẩn chứa những kho báu

14 điểm ẩn chứa những kho báu "khủng" nhất thế giới

Hồ Walchen nằm trong dãy Alps, dãy núi Rocky ở Mỹ hay lâu đài Wewelsburg, Đức luôn được nhiều du khách tìm đến, bởi họ tin rằng đây là nơi cất chứa những kho báu khổng lồ của quá khứ.

Đăng ngày: 15/10/2020
14 điểm điểm ẩn chứa những kho báu

14 điểm điểm ẩn chứa những kho báu "khủng" nhất thế giới

Hồ Walchen nằm trong dãy Alps, dãy núi Rocky ở Mỹ hay lâu đài Wewelsburg, Đức luôn được nhiều du khách tìm đến, bởi họ tin rằng đây là nơi cất chứa những kho báu khổng lồ của quá khứ.

Đăng ngày: 15/10/2020
Những thiên tài nhí có chỉ số IQ cao hơn Einstein

Những thiên tài nhí có chỉ số IQ cao hơn Einstein

Trong bài kiểm tra IQ của Mensa, những học sinh này có chỉ số IQ trên mức 160, cao hơn thiên tài vật lý Albert Einstein.

Đăng ngày: 14/10/2020
Có thể dùng lực cản của tay để dừng một chiếc ô tô đang chạy không?

Có thể dùng lực cản của tay để dừng một chiếc ô tô đang chạy không?

“Khi tôi đưa tay ra ngoài cửa kính ô tô, tôi cảm thấy lực cản của không khí. Liệu tôi có thể dùng cách này để dừng chiếc xe lại không? Tôi cần bao nhiêu cánh tay để phanh được chiếc xe dừng lại?”

Đăng ngày: 14/10/2020
Tiêu điểm
Khoa Học News