Огромный источник редкоземельного металла образовался при расколе суперконтинент

Фото из открытых источников

Согласно новому исследованию, недавно обнаруженный огромный источник ниобия — металла, который необходим для большей части современных технологий, — по-видимому, образовался, когда суперконтинент Родиния раскололся около 830 миллионов лет назад.

Ученые в своем исследовании, опубликованном в журнале Geological Magazine, сообщили, что богатые ниобием карбонатиты, которые могут быть одним из крупнейших в мире источников этого металла, залегают глубоко в мантии Земли.

Ниобий — серебристый, устойчивый к коррозии металл со сверхпроводящими свойствами, что делает его ключевым для упрочнения стали и использования в таких устройствах, как сканеры МРТ и ускорители частиц.

В настоящее время 90% мирового запаса ниобия добывается на одном руднике в Бразилии, а остальные 10% — на канадском. Понимание того, как, где и когда образовались эти огромные австралийские источники, может помочь в поиске новых месторождений, рассказал соавтор исследования Максимилиан Дрёльнер, ученый-седиментолог из Гёттингенского университета в Германии.

Хотя небольшие количества ниобия можно обнаружить в составе различных типов горных пород, необходимые для экономической и промышленной добычи количества в основном добываются из карбонатитов — кристаллических пород, состоящих в основном из магматического карбоната.

По словам Дрёльнера, карбонатиты «немного похожи на шкатулку с сокровищами», поскольку в них содержатся важные металлические ресурсы и редкоземельные элементы, заключенные в минералах. Их точный состав варьируется в зависимости от того, где в недрах Земли зародилась магма.

Карбонатиты обычно встречаются только под поверхностью Земли. Но поскольку поверхность не раскрывает то, что находится глубоко под ней, разведочное бурение и извлечение керна — единственные способы узнать наверняка.

Два новых месторождения с высоким содержанием ниобия в австралийской провинции Элерон — Луни и Крин — были обнаружены в ходе подобных кампаний горнодобывающими компаниями WA1 Resources Ltd. в 2022 году и Encounter Resources в 2023 году. Месторождение Луни содержит, по оценкам, 200 миллионов метрических тонн ниобия, а меньшее месторождение Крин — около 3,5 миллионов метрических тонн.

Компании использовали алмазные буры для извлечения длинных цилиндрических фрагментов материала с каждого участка. Затем Дрёльнер и его команда взяли восемь образцов из трёх кернов Луни и два образца из одного керна Крина.

Они взяли тонкий срез каждого образца из тех областей, которые, по-видимому, имели наиболее разнообразную смесь минералов и текстур, что позволило исследователям изучить геологическую историю породы.

Затем они использовали машину Selfrag, чтобы поразить оставшиеся куски серией молний. Это привело к разрушению горных пород по границам каждого минерального зерна. Затем они поместили эти зерна под микроскоп и масс-спектрометр, чтобы определить возраст горных пород.

Рассмотрев соотношение различных изотопов с продуктами их распада, исследователи, частично финансируемые участвовавшими в проекте горнодобывающими компаниями, установили, что карбонатиты, включая ниобиевую минерализацию, образовались примерно 830–820 миллионов лет назад.

Анализ также выявил «чёткий мантийный отпечаток», сказал Дрёльнер, что указывает на то, что карбонатитовая магма произошла из мантии Земли, а не из земной коры. Оба месторождения, по-видимому, имели один и тот же источник, причём внутренняя система, направляющая магму в каждую точку, имела разветвление.

Группа учёных связала раскол суперконтинента Родиния с этими отложениями. Когда суперконтинент был раздвинут движением тектонических плит, земная кора в образовавшихся местах сочленения истончилась, что облегчило доступ недр планеты к поверхности. Анализ изотопов гелия показал, что месторождение Луни находилось в непосредственной близости от поверхности около 250 миллионов лет назад.

Энтони Э. Уильямс-Джонс, профессор геологии и геохимии Университета Макгилла в Монреале, не принимавший участия в исследовании, отметил, что это очень качественное исследование. Однако он отметил, что, поскольку исследователи изучали только керны, нет информации о масштабах залежей и их внешнем виде на всей территории.

Дрёльнер отметил, что необходимы дополнительные исследования для создания трёхмерной карты месторождений, что в конечном итоге позволит начать извлечение ниобия. Тем не менее, новое понимание того, как образовались ниобиевые месторождения Луни и Крин, поможет создать контрольный список для выявления других вероятных мест, богатых этим металлом, добавил он.