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 章纪君 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-Goldilocks Zone*”，那里的温度正好在 1000oC 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。这种情况发生在约 1100–1200oC 的“金锁”温度带内， 这是典型的火山弧地壳底部，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 1000oC 左右,正是‘恰到好处’，这种情况下，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。” * Goldilocks的词源是Gold and lock。 Goldilocks出自英国19世纪时的一部童话小说：“Goldilocks and the Three Bears”. Goldilocks在童话里是一个女孩子名字，意为“金发姑娘”。在科学的用途上，有人把它音译成“古迪洛克”。 因为Goldilocks姑娘喜欢喝不冷不热的粥，所以引伸为“正好，恰好，恰到好处”等意思。在天文学上是指“适居带 - Habitable Zone”. 本文暂将“Goldilocks Zone”译为“金锁带”。 本文里的意思是指地热温度不高不低，在1000oC的时候，它就像一个“阀门”，正好可以让一些金属，如金，铜，碲等被输送到地壳表面。 如果太热或太冷，这个阀门就会关闭，金属无法被输送到表面，所以1000oC这个温度带正好不冷不热， 故称Goldilocks Zone。 资料来源: SciTechDaily, 2022-2-1. |
