Als de wereld een duurzame economie wil behouden en de ergste effecten van klimaatverandering wil afweren, ten minste één industrie zal binnenkort drastisch moeten groeien:de winning van metalen die nodig zijn om een ​​enorme infrastructuur voor duurzame energieopwekking te creëren, opslag, overdracht en gebruik. Het probleem is, de vraag naar dergelijke metalen zal waarschijnlijk veel groter zijn dan de huidige bekende afzettingen en de bestaande technologie die wordt gebruikt om meer ertslichamen te vinden.

Nutsvoorzieningen, in een nieuwe studie, wetenschappers hebben voorheen niet-herkende structurele lijnen 100 mijl of meer in de aarde ontdekt die de locaties van gigantische koperafzettingen lijken aan te geven, leiding, zink en andere vitale metalen die dicht genoeg bij het te winnen oppervlak liggen, maar te ver naar beneden om te worden gevonden met behulp van de huidige exploratiemethoden. De ontdekking zou de zoekgebieden aanzienlijk kunnen verkleinen, en de voetafdruk van toekomstige mijnen te verkleinen, zeggen de auteurs. Het onderzoek verschijnt deze week in het tijdschrift Natuur Geowetenschappen .

"We kunnen niet wegkomen van deze metalen - ze zitten in alles, en we gaan niet alles recyclen wat ooit is gemaakt, " zei hoofdauteur Mark Hoggard, een postdoctoraal onderzoeker aan de Harvard University en de Lamont-Doherty Earth Observatory van Columbia University. "Er is echt behoefte aan alternatieve bronnen."

Uit het onderzoek bleek dat 85 procent van alle bekende afzettingen van onedele metalen die zich in sedimenten bevinden - en 100 procent van alle "gigantische" afzettingen (die meer dan 10 miljoen ton metaal bevatten) - boven diep begraven lijnen liggen die de planeet omringen en de randen markeren van oude continenten. specifiek, de afzettingen liggen langs de grenzen waar de lithosfeer van de aarde - de stijve buitenste bekleding van de planeet, bestaande uit de korst en de bovenste mantel, verdunt tot ongeveer 170 kilometer onder het oppervlak.

Tot nu toe, al dergelijke afzettingen zijn vrijwel aan de oppervlakte gevonden, en hun locaties leken enigszins willekeurig te zijn. De meeste ontdekkingen zijn gedaan door geologen die de grond kammen en met hamers op rotsen slaan. Geofysische exploratiemethoden die gebruikmaken van zwaartekracht en andere parameters om begraven ertslichamen te vinden, zijn de afgelopen decennia ingevoerd, maar de resultaten zijn teleurstellend. De nieuwe studie biedt geologen een nieuwe, hightech schatkaart die hen vertelt waar ze moeten zoeken.

Vanwege de eisen van moderne technologie en de groei van bevolkingsgroepen en economieën, de behoefte aan onedele metalen in de komende 25 jaar zal naar verwachting groter zijn dan alle onedele metalen die tot dusver in de menselijke geschiedenis zijn gewonnen. Koper wordt gebruikt in vrijwel alle elektronische bedrading, van mobiele telefoons tot generatoren; lood voor fotovoltaïsche cellen, hoogspanningskabels, batterijen en supercondensatoren; en zink voor batterijen, evenals meststoffen in regio's waar het een beperkende factor is in de bodem, waaronder een groot deel van China en India. Veel onedele metaalmijnen leveren ook zeldzamer benodigde elementen op, inclusief kobalt, iridium en molybdeen. Een recente studie suggereert dat om een ​​duurzame wereldeconomie te ontwikkelen, tussen 2015 en 2050 moeten elektrische personenauto's toenemen van 1,2 miljoen naar 1 miljard; batterijcapaciteit van 0,5 gigawattuur tot 12, 000; en fotovoltaïsche capaciteit van 223 gigawatt tot meer dan 7, 000.

De nieuwe studie begon in 2016 in Australië, waar een groot deel van de wereldleider, zink en koper wordt gewonnen. De regering financierde werkzaamheden om te zien of mijnen in het noordelijke deel van het continent iets met elkaar gemeen hadden. Het bouwde voort op het feit dat de afgelopen jaren wetenschappers over de hele wereld gebruiken seismische golven om de zeer variabele diepte van de lithosfeer in kaart te brengen, die reikt tot 300 kilometer in de kernen van de oudste, ongestoorde continentale massa's, en loopt taps toe tot bijna nul onder de jongere rotsen van de oceaanbodem. Omdat continenten zijn verschoven, botste en scheurde gedurende vele eonen, hun ondergrond heeft littekenachtige lithosferische onregelmatigheden ontwikkeld, waarvan er nu veel in kaart zijn gebracht.

De auteurs van het onderzoek ontdekten dat de rijkste Australische mijnen netjes langs de lijn lagen waar dikke, oude lithosfeer loopt uit tot 170 kilometer als het de kust nadert. Vervolgens breidden ze hun onderzoek uit tot ongeveer 2, 100 door sedimenten gehoste mijnen over de hele wereld, en vond een identiek patroon. Sommige van de 170 kilometer lange grenzen liggen in de buurt van de huidige kustlijnen, maar velen zijn diep in de continenten genesteld, gevormd op verschillende punten in het verre verleden toen de continenten verschillende vormen hadden. Sommige zijn tot 2 miljard jaar oud.

De kaart van de wetenschappers toont zulke zones die door alle continenten lopen, inclusief gebieden in het westen van Canada; de kusten van Australië, Groenland en Antarctica; de Western, zuidoostelijke en grote meren van de Verenigde Staten; en een groot deel van de Amazone, noordwest en zuidelijk Afrika, Noord-India en Centraal-Azië. Hoewel sommige van de geïdentificeerde gebieden al enorme mijnen bevatten, andere zijn complete lege plekken op de mijnkaart.

De auteurs geloven dat de metaalafzettingen werden gevormd toen dikke continentale rotsen zich uitstrekten en zakten om een ​​depressie te vormen, als een stuk kauwgom dat uit elkaar wordt getrokken. Hierdoor werd de lithosfeer dunner en kon zeewater naar binnen stromen. deze waterige lage plekken werden opgevuld met metaalhoudende sedimenten van aangrenzende, hoger gelegen rotsen. Zout water circuleerde vervolgens naar beneden tot het diepten bereikte waar de chemische en temperatuuromstandigheden precies goed waren voor metalen die door het water in diepe delen van het bassin werden opgepikt om neer te slaan en gigantische afzettingen te vormen, ergens tussen 100 meter en 10 kilometer onder het toenmalige oppervlak. Het belangrijkste ingrediënt was de diepte van de lithosfeer. Waar het het dikst is, weinig warmte van de hete onderste mantel stijgt naar potentiële ertsvormende zones nabij het oppervlak, en waar het het dunst is, er komt veel warmte doorheen. De grens van 170 kilometer lijkt de Goudlokje-zone te zijn voor het creëren van precies de juiste temperatuuromstandigheden, zolang de juiste chemie ook aanwezig is.

"Het raakt gewoon de goede plek, " zei Hoggard. "Deze afzettingen bevatten veel metaal gebonden in hoogwaardige ertsen, dus als je zoiets als dit vindt, je hoeft maar één gat te graven." De meeste huidige onedele metaalmijnen liggen uitgestrekt, destructieve open-pit operaties. Maar in veel gevallen, afzettingen die tot op een kilometer beginnen, kunnen waarschijnlijk economisch worden gedolven, en deze zouden "vrijwel zeker worden verwijderd via veel minder storende schachten, ' zei Hoggard.

De studie belooft exploratie te openen in tot nu toe slecht verkende gebieden, inclusief delen van Australië, Centraal-Azië en West-Afrika. Op basis van een voorlopig rapport van de nieuwe studie die de auteurs vorig jaar op een academische conferentie presenteerden, een paar bedrijven lijken al terrein te hebben gewonnen in Australië en Noord-Amerika. Maar de mijnindustrie is notoir geheimzinnig, dus het is nog niet duidelijk hoe wijdverbreid dergelijke activiteit zou kunnen zijn.

"Dit is echt een diepgaande bevinding en het is de eerste keer dat iemand heeft gesuggereerd dat minerale afzettingen gevormd in sedimentaire bekkens ... op een diepte van slechts kilometers in de korst werden gecontroleerd door krachten op een diepte van honderden kilometers aan de basis van de lithosfeer , ", zei een rapport in Mining Journal waarin de voorlopige presentatie van vorig jaar werd beoordeeld.

De andere auteurs van het onderzoek zijn Karol Czarnota van Geoscience Australia, die het eerste Australische karteringsproject leidde; Fred Richards van Harvard University en Imperial College London; David Huston van Geoscience Australië; en A. Lynton Jaques en Sia Ghelichkhan van de Australian National University.

Hoggard heeft het onderzoek in een wereldwijde context geplaatst op zijn website:https://mjhoggard.com/2020/06/29/treasure-maps