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[小科普：随我看球 - IV] - 地学新进展：地壳底部金属矿床地质“金锁带”新发现
中华新闻网 2022-02-03 23:31
中华新闻社多伦多电（记者马淼） 科学家们已经找到了一种机制，通过这种机制可以把可再生能源制造技术中至关重要的关键金属从融熔的地幔提升到地表。
David A. Holwell研究团队，包括来自卡迪夫(CARDIFF)大学的研究人员在板块俯冲带的火山弧地壳底部发现了一个“金锁带”，那里的温度正好在 1000°C 左右，金属可以被运输到靠近地表的较浅层，在那里它们可以被输送到可以开采的地表。
有些金属 - 尤其是铜、钴、碲和铂 - 因其用于电线和电池存储设备、太阳能电池板和燃料电池等技术而备受追捧。
该团队于2022 年 1 月 31 日在 自然通讯(Nature Communications) 杂志上发表了他们的研究结果，他们希望该结果能够带来更有针对性、成本更低和更环保的实践来探索和提取关键金属。这些金属主要储存在于地核和地壳之间的一层厚厚的，深度超过 25 公里地幔岩石中，因此我们迄今为止无法开采。
Holwell团队专注于聚积于地壳底部的闪石-橄榄石-辉石中富含金属的岩浆硫化物的结构和矿物化学特征。研究表明，在由于长时间的镁铁质岩浆作用而温度升高的堆积物中，这种情况仅在任何岩浆弧的复杂演化过程中间歇性发生，富含 Cu-Au 的硫化物可以以液体形式存在，而富含 Ni-Fe 的硫化物以固体形式存在阶段。这种情况发生在约 1100–1200°C 的“金锁”温度带内， 这是典型的火山弧弧地壳底部，它允许富铜-金硫化物液体的间歇性分馏和流动进入可渗透的熔体网络，该熔体网络可通过岩石圈上升为斑岩和浅成热液矿床提供金属。
然而，在世界的某些地区，大自然可以通过液态岩石（称为岩浆）的流动将这些金属带到地表，岩浆起源于地幔并向上上升到地壳中。然而，到目前为止，金属到达其最终沉积地点的旅程还无法确定。
在这项新研究中，研究小组确定了一个位于地壳底部的温度依赖区，它就像一个阀门，间歇性地让金属向上移升到达地壳上层。
该研究的合著者伊恩麦克唐纳博士说：“当岩浆到达地壳底部时，关键金属通常会被困在这里，如果温度太热或太冷，它们就无法到达地表。与’金锁带’一样，我们发现如果温度在 1000°C 左右‘恰到好处’，那么铜、金和碲等金属可以逃离陷阱并上升到地表形成矿床。”
该研究是 NERC 资助的 FAMOS 项目（从火山弧岩浆到 成矿系统）的一个组成部分。卡迪夫大学、莱斯特大学、西澳大利亚大学和国际矿业公司 BHP 都参与了这项研究。
伦敦自然历史博物馆的 Jamie Wilkinson 教授是 FAMOS 项目的首席研究员，他补充说：“这篇论文代表了这个项目团队的一项出色工作，对地壳深处运作的岩浆过程提出了全新的观点, 并为人类所需的关键金属的可及性提出了一级控制方法。这项研究结果将使更有针对性的矿产勘探成为可能，从而降低与绿色金属的发现和提取有关的环境足迹。”
资料来源: SciTechDaily, 2022-2-1.
David A. Holwell研究团队，包括来自卡迪夫(CARDIFF)大学的研究人员在板块俯冲带的火山弧地壳底部发现了一个“金锁带”，那里的温度正好在 1000°C 左右，金属可以被运输到靠近地表的较浅层，在那里它们可以被输送到可以开采的地表。
有些金属 - 尤其是铜、钴、碲和铂 - 因其用于电线和电池存储设备、太阳能电池板和燃料电池等技术而备受追捧。
该团队于2022 年 1 月 31 日在 自然通讯(Nature Communications) 杂志上发表了他们的研究结果，他们希望该结果能够带来更有针对性、成本更低和更环保的实践来探索和提取关键金属。这些金属主要储存在于地核和地壳之间的一层厚厚的，深度超过 25 公里地幔岩石中，因此我们迄今为止无法开采。
Holwell团队专注于聚积于地壳底部的闪石-橄榄石-辉石中富含金属的岩浆硫化物的结构和矿物化学特征。研究表明，在由于长时间的镁铁质岩浆作用而温度升高的堆积物中，这种情况仅在任何岩浆弧的复杂演化过程中间歇性发生，富含 Cu-Au 的硫化物可以以液体形式存在，而富含 Ni-Fe 的硫化物以固体形式存在阶段。这种情况发生在约 1100–1200°C 的“金锁”温度带内， 这是典型的火山弧弧地壳底部，它允许富铜-金硫化物液体的间歇性分馏和流动进入可渗透的熔体网络，该熔体网络可通过岩石圈上升为斑岩和浅成热液矿床提供金属。
然而，在世界的某些地区，大自然可以通过液态岩石（称为岩浆）的流动将这些金属带到地表，岩浆起源于地幔并向上上升到地壳中。然而，到目前为止，金属到达其最终沉积地点的旅程还无法确定。
在这项新研究中，研究小组确定了一个位于地壳底部的温度依赖区，它就像一个阀门，间歇性地让金属向上移升到达地壳上层。
该研究的合著者伊恩麦克唐纳博士说：“当岩浆到达地壳底部时，关键金属通常会被困在这里，如果温度太热或太冷，它们就无法到达地表。与’金锁带’一样，我们发现如果温度在 1000°C 左右‘恰到好处’，那么铜、金和碲等金属可以逃离陷阱并上升到地表形成矿床。”
该研究是 NERC 资助的 FAMOS 项目（从火山弧岩浆到 成矿系统）的一个组成部分。卡迪夫大学、莱斯特大学、西澳大利亚大学和国际矿业公司 BHP 都参与了这项研究。
伦敦自然历史博物馆的 Jamie Wilkinson 教授是 FAMOS 项目的首席研究员，他补充说：“这篇论文代表了这个项目团队的一项出色工作，对地壳深处运作的岩浆过程提出了全新的观点, 并为人类所需的关键金属的可及性提出了一级控制方法。这项研究结果将使更有针对性的矿产勘探成为可能，从而降低与绿色金属的发现和提取有关的环境足迹。”
资料来源: SciTechDaily, 2022-2-1.
作者简介：章纪君，1982年12月赴美国纽约哥伦比亚大学拉蒙特地质研究所(Lamont-Doherty Geological Observatory)研究海洋浮游有孔虫；1984年赴美国田纳西州Vanderbilt 大学学习海洋钙质超微浮游生物; 自1987年至2013年在美国自然历史博物馆微体古生物出版社和拉蒙特地质研究所从事特殊出版物编辑，海洋古生物及生物地层学和天外物质的研究。1991年移民加拿大并进入哈里法克斯的达尔豪斯(Dalhousie)大学深造，1996年取得博士学位。在学期间获奖情况：1996-1999年：美国弗罗里达大学美国国家科学基金会 (NSF) 的博士后资助。1993-1996年连续四年获达尔豪斯大学研究生 Izaak Walton Killam 纪念奖学金。1994年获美国地质学会 (GSA) 学生研究奖。1993年获美国全球一年一度一人的Cushman 基金会学生奖。1991-1993年连续二次获达尔豪斯大学研究生奖学金。1991-1996仼达尔豪斯大学助教。
1997年在法国Anger大学地质系做访问教授。2000年后在利比亚－美国合营公司－”绿州石油公司”任实验室主任，从事古生物，地层和古盆地重建工作， 同时担任石油公司的地质，古生物学的教育培训工作。
出版物二部书，中文版一部由”海洋出版社”出版, 合著1988, 438pp; 另一部英文版由Springer-Verlag 出版社出版, 合著, 1985, 370pp. 1985-1986期间曾参与中国的“辞海”汇编。1987-2013, 在美国自然历史博物馆微体古生物出版社单人编译和合作编译20余本Ellis and Messina “Catalogue of Foraminifera”, “Catalogue of Ostracoda” and “Catalogue of Diatom”. 1995-2004年间担任过美国的“Marine Micropaleontology”杂志的审稿工作。
在”海洋出版社”1988年专著一书中，命名了16个第四纪底栖有孔虫新物种. 另外在美国 ”Micropaleontology”1995年一文中，命名了一个渐新世(Oligocene)的浮游有孔虫一个新属(Protentelloides) 和二个新种(Protentelloides primitiva 和Protentelloides dalhousiei).
出版文章20余篇，发表于各种科学杂志上, 如美国的Palaios, Deep Sea Research, Marine Micropaleontology, Micropaleontology, Paleoceanography, Geology, Acta Oceanologica Sinica（中国）等.为利比亚绿洲石油公司撰写内部专业报告20余篇和若干外承(External）地质报告的审核工作.
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