在死火山中发现的稀土金属或为未来提供动力

死火山很难研究——我们从未见过它们喷发。使用独特的实验技术，我们能够在实验室中重现某种类型的死火山，更多地了解这些火山产生的岩浆。

我们发现，一些稀有的岩浆类型在浓缩稀土元素方面出奇地有效。这是一组在多个高科技行业中具有重要应用的金属，例如用于电动汽车的磁铁和风力涡轮机.

对稀土的需求正在飙升随着社会摆脱化石燃料，实现能源生产和运输电气化。尽管有这个名字，但稀土并不是特别稀有。最大的挑战是找到这些金属浓度足以在经济上可行的岩石。

我们的新研究发表在杂志上地球化学观点快报，表明某些死火山是观察的好地方。

死火山中富含铁的岩浆

有一种神秘的岩浆，含有异常大量的铁。它是如此罕见，在有记载的历史上从未发生过以这种岩浆为特征的喷发。

相反，它只能从数百万年前活跃的死火山中得知。

这种火山最著名的例子是智利的 El Laco。另一个值得注意的例子是瑞典的 Kiruna，几十年来一直开采铁矿石。去年，其运营公司 LKAB宣布 Kiruna 成为最大的稀土资源在欧洲。

Kiruna 的发现让我们（和许多其他人）想知道为什么火山铁矿会有稀土资源。我们已经知道许多其他含有稀土的岩石类型，但没有一种像基律纳和其他死去的富含铁的火山那样。

这只是地质上的巧合，还是富含铁的岩浆也具有某种固有的东西使它们富含稀土？毕竟，许多富含铁的死火山都是已知的，但从来没有人费心检查它们是否含有稀土资源。

此外，尽管稀有，但富含铁的岩石通常很容易找到，因为它们具有很强的磁信号。他们是否应该被添加到稀土勘探者的目标名单中？

在瓶子中重现火山活动

为了验证这个假设，我们使用了一种称为活塞缸的机器。我们将类似于火山岩和岩浆的合成材料放入由铂等贵金属制成的小胶囊或“瓶子”中。

然后，我们将它们加压到相当于地壳深 15 公里的深度，并将它们加热到 1,100°C，将它们熔化成液体。

在这些极端条件下，我们发现富含铁的岩浆以气泡的形式存在于几乎所有现代活火山中已知的更常见的岩浆类型中。富含铁的岩浆从周围的液体中吸收稀土。

这些富含铁的气泡将具有不同的密度和粘度，并且会从其贫铁环境中分离出来，类似于水和油混合在一起最终会分离成不同的层。

富含铁的岩浆可以非常有效地吸收稀土，它们的稀土含量几乎是周围普通岩浆的 200 倍。

这意味着在 Kiruna 的发现并非偶然。这是我们可以从大多数（如果不是全部）富含铁的火山中期待的东西。

为什么我们需要更多的稀土矿床？

稀土元素的生产集中在只有少数几个国家– 主要是中国，以及美国、缅甸和澳大利亚。

因此，稀土被归类为”关键矿物“：它们具有重要的用途，但由于地缘政治因素而面临供应链风险。

随着对稀土的需求激增，这导致对研究和勘探更多矿床进行了大量投资。已知的矿床越多，行业就越能选择能够以最低的财务、环境和社会成本生产稀土的矿床。

死去的富含铁的火山通常被开采铁矿石。我们的结果表明，这些地方的现有矿山也有可能被改造以生产稀土。

这将是一个积极的结果——现有的采矿作业可以获得额外的价值。在某些情况下，矿山废料可以进行再处理以提取这些关键金属。

这意味着甚至可能不需要新的稀土元素矿，从而防止对自然环境造成不必要的破坏。

迈克尔·阿嫩伯格， 地球科学研究员澳大利亚国立大学

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