تقع رواسب تونجي، وهي كتلة صخرية ضخمة، على بعد حوالي 400 كيلومتر شمال غرب سيدني، جنوب دوبو. تشكلت هذه الكتلة قبل حوالي 215 مليون سنة من ثوران البراكين. 🌋

تُعد رواسب تونجي غنية بالمعادن النادرة، وهي مجموعة من 16 عنصرًا معدنيًا أساسيًا في تقنيات المستقبل مثل السيارات الكهربائية، والألواح الشمسية، والهواتف المحمولة. 📱🚗💡

هناك جهودٌ جارية لاستخراج هذه الرواسب، لكن الطلب المتوقع على المعادن النادرة في العقود القادمة سيكون هائلًا. 📈

لإيجاد المزيد من هذه المعادن، من المهم فهم كيفية تشكل رواسب تونجي. أظهر بحثنا الأخير حول البراكين الأسترالية، المنشور في مجلة Nature Communications Earth and Environment، كيف أن البلورات الدقيقة التي تشكلت داخل البراكين تُقدم أدلةً حول تشكل هذه الرواسب، وكيف يمكننا العثور على المزيد منها. 🔬

كيف تتشكل المعادن النادرة؟

تبدأ عملية تشكيل رواسب العناصر الأرضية النادرة باندماج جزئي في عباءة الأرض. 🌎

معادن الحديد والمغنيسيوم تسود عباءة الأرض، ولكنها تحتوي أيضًا على كميات صغيرة من العناصر الأرضية النادرة. 🪨

عندما تذوب العباءة لتكوين الصهارة، تنتقل العناصر الأرضية النادرة بسهولة إلى الصهارة. كلما قلّ حجم الانصهار، كلما زادت نسبة العناصر الأرضية النادرة في الصهارة.

بينما تهاجر الصهارة نحو السطح، تبرد وتبدأ معادن جديدة في التكون. 🪨

هذا يعني أن الصهير المتبقي يحتوي على تركيز أعلى من العناصر الأرضية النادرة. سيستمر هذا السائل المتبقي في الصعود عبر القشرة حتى يتصلب أو ينفجر على السطح. 🌋

من جرينلاند إلى أستراليا

إذا برد الصهير وتبلور في القشرة، فيمكن أن يشكل صخورًا تحتوي على مستويات عالية من المعادن الحيوية. أحد الأماكن التي حدثت فيها هذه العملية هو مجمع غاردار الناري في جنوب جرينلاند. 🧊

في وسط نيو ساوث ويلز في أستراليا، انفجرت الصهارات الغنية بالعناصر الأرضية النادرة على السطح. تُعرف مجموعة من هذه الرواسب باسم مجموعة بنولونج البركانية. 🔥

تُعد رواسب تونجي جزءًا من نظام الصهارة البركانية القديمة، وهي عبارة عن “اختراق” من الصهارة المتصلبة تحتوي على مستويات عالية جدًا من المعادن الحيوية. 🪨

الصهارة الغنية بعناصر الأرض النادرة غير شائعة، وتلك الغنية بما يكفي للاستخراج التجاري نادرة أكثر. حتى مع كل ما نعرفه عن كيفية تشكل الصهارة، لا يزال هناك الكثير من العمل الذي يجب القيام به لفهم أفضل وتوقع مواقع الصهارة الغنية بالمعادن الحيوية.

البلورات تكشف أسرار البراكين

كيف يعرف العلماء الكثير عن ما يحدث تحت أقدامنا؟ نتعلم الكثير عن باطن الأرض من دراسة الصخور التي تصل إلى السطح.

تُترك آثارٌ للعمليات التي تحدث في الصهارة أثناء صعودها من باطن الأرض في التركيب الكيميائي للمعادن التي تتبلور على طول الطريق. الكُلينوبيروكسين هو معدن فعال بشكل خاص في الحفاظ على هذه الآثار. 🔬

توجد بلورات من الكلينوبيروكسين داخل العديد من الصخور في مجموعة بركان بنولونغ. أتاح هذا لنا فحص تاريخ الصخور غير المعدنية ومقارنتها مع اختراق تونغي المعدني.

ما الذي يميز صخور تونجي؟

صخور تونجي تختلف في نقطتين مهمتين.

• عناصر أرضية نادرة: تحتوي الكلينوبيروكسينات في مجموعة الصخور البركانية غير المعدنية على الكثير من العناصر الأرضية النادرة. في حين أن معادن تونجي بها مستويات منخفضة من العناصر الأرضية النادرة لكنها موجودة في معدن مختلف، اليوداليت.
• هيكل الساعة الرملية: تتميز الكلينوبيروكسينات من تونجي بهيكل بلوري يشبه الساعة الرملية، وهو ما يُشير إلى حدوث تبريد سريع.

هذا البحث يضيف قطعةً أخرى من اللغز لفهم كيفية تراكم المعادن الحيوية، وكيفية العثور عليها لتشغيل مصادر الطاقة المتجددة الخضراء لمستقبل مستدام. 💚

بقلم بِريناين سيمبسون، مرشحة لنيل درجة الدكتوراه، جامعة كوينزلاند؛ كارل سباندلر، أستاذ مشارك، جامعة أديلايد، و تيريزا أويدبي، زميلة المستقبل في ARC وأستاذة مشاركة في البتروليوجيا الصخرية/البراكين، جامعة كوينزلاند

المصدر: الموقع الإلكتروني