Baanbrekend nieuw onderzoek heeft geologen geholpen een al lang bestaande puzzel op te lossen die zou kunnen helpen bij het lokaliseren van nieuwe, onaangeboorde concentraties van enkele van de meest waardevolle zeldzame aardafzettingen.

Een team van geologen, onder leiding van professor Frances Wall van de Camborne School of Mines, hebben een nieuwe hypothese ontdekt om te voorspellen waar de zeldzame aardelementen neodymium en dysprosium zouden kunnen worden gevonden.

De elementen behoren tot de meest gewilde, omdat ze een essentieel onderdeel vormen van de productie van digitale en schone energie, waaronder magneten in grote windturbines en motoren van elektrische auto's.

Voor het nieuwe onderzoek wetenschappers voerden een reeks experimenten uit die aantoonden dat natrium en kalium - in plaats van chloor of fluor zoals eerder werd gedacht - de belangrijkste ingrediënten waren om deze zeldzame aardelementen oplosbaar te maken.

Dit is cruciaal omdat het bepaalt of ze kristalliseren - waardoor ze geschikt zijn voor extractie - of opgelost blijven in vloeistoffen.

De experimenten zouden geologen daarom in staat kunnen stellen betere voorspellingen te doen over waar de beste concentraties neodymium en dysprosium te vinden zijn.

De resultaten worden gepubliceerd in het tijdschrift, wetenschappelijke vooruitgang op vrijdag, 9 oktober 2020.

Onderzoekers van de Universiteit van Exeter, via het project 'SoS RARE', hebben eerder veel natuurlijke voorbeelden bestudeerd van de wortels van zeer ongebruikelijke uitgedoofde carbonatietvulkanen, waar 's werelds beste zeldzame aardafzettingen voorkomen, om te proberen potentiële afzettingen van de zeldzame aardmineralen te identificeren.

Echter, om meer inzicht te krijgen in hun resultaten, ze nodigden Michael Anenburg uit om zich bij het team aan te sluiten om experimenten uit te voeren aan de Australian National University (ANU).

Hij simuleerde de kristallisatie van gesmolten carbonaatmagma om erachter te komen welke elementen zich zouden concentreren in het hete water dat overblijft na het kristallisatieproces.

Het toonde aan dat natrium en kalium de zeldzame aarden oplosbaar maken in oplossing. Zonder natrium en kalium, zeldzame aardmineralen slaan neer in het carbonatiet zelf. Met natrium, intermediaire mineralen zoals burbankiet vormen en worden vervolgens vervangen. Met kalium, dysprosium is beter oplosbaar dan neodymium en wordt afgevoerd naar de omringende rotsen.

Professor Frances Wall, leider van het SoS RARE-project zei:"Dit is een elegante oplossing die ons helpt beter te begrijpen waar 'zware' zeldzame aarden zoals dysprosium en 'lichte' zeldzame aarden zoals neodymium' kunnen worden geconcentreerd in en rond carbonatiet-intrusies. We waren altijd op zoek naar bewijs van chloride-bevattende oplossingen, maar het niet vinden. Deze resultaten geven ons nieuwe ideeën."

Michaël Anenburg, een postdoctoraal onderzoeker bij ANU zei:"Mijn kleine experimentele capsules onthulden mineralen die de natuur doorgaans voor ons verbergt. Het was een verrassing hoe goed ze uitleggen wat we zien in natuurlijke rotsen en ertsafzettingen."

"Mobiliteit van zeldzame aarde-elementen in en rond carbonatieten gecontroleerd door natrium, potassium, en silica" is gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang op vrijdag, 9 oktober 2020.