发现可能暗示巨大隐藏金属矿体的深层结构

一项新的研究表明，巨大的矿床紧密地分布在上面，而构成古代大陆核的坚硬岩石开始变薄，远低于地表（白色区域）。较红的区域表示超出边界的最薄岩石；蓝色的，最厚的。圆形，三角形和正方形表示已知的由不同金属组成的大型沉积物沉积物。

寻找新的巨型铜，铅，锌矿藏可以为绿色基础设施提供动力。

如果世界要维持可持续发展的经济并抵御气候变化的最严重影响，至少一个行业将很快不得不迅速发展：为建立可再生能源发电，存储，传输，和用法。问题是，对此类金属的需求可能远远超过目前的已知矿床和用于发现更多矿体的现有技术。

现在，在一项新的研究中，科学家们发现了地球下方100英里或更深处以前无法识别的结构线，这些信号似乎预示着铜，铅，锌和其他重要金属的巨大矿床的位置，这些矿床足够接近要开采的地表，但是用当前的探索方法无法找到。这组作者说，这一发现可能会大大缩小搜索范围，并减少未来矿山的足迹。该研究最近发表在《自然地球科学》杂志上。

哈佛大学和哥伦比亚大学Lamont-Doherty博士后研究员，第一作者Mark Hoggard说：“我们无法摆脱这些金属-它们存在于所有事物中，我们也不会回收利用已制成的所有事物。”地球天文台。“确实需要替代资源。”

研究发现，所有已知的贱金属矿床中有85％沉积在沉积物中，所有“巨型”矿床（含1000万吨以上的金属）中有100％处于深深地环绕着环绕地球的边界线上，这些边界标志着边缘古代大陆。具体来说，这些沉积物沿地球岩石圈（包括地壳和上地幔的地球最坚硬的外层）薄至地表以下170公里处的边界处。

到现在为止，已经在地表发现了几乎所有此类沉积物，而且它们的位置似乎有些随机。大多数发现基本上都是由地质学家进行的，他们将地面梳理并用锤子敲打岩石。近几十年来，已经出现了利用重力和其他参数来寻找埋藏矿体的地球物理勘探方法，但结果令人吃惊。这项新研究为地质学家提供了一种新的高科技藏宝图，告诉他们应该去哪里找。

由于现代技术的需求以及人口和经济的增长，预计未来25年对基本金属的需求将超过人类历史上迄今开采的所有基本金属。从手机到发电机，基本上所有电子线路都使用铜。光伏电池，高压电缆，电池和超级电容器的铅；在包括土壤在内的许多地区，包括中国和印度，限制电池使用的锌，肥料以及化肥中的锌。许多贱金属矿山还生产稀有的必需元素，包括钴，铱和钼。最近的一项研究表明，为了发展可持续的全球经济，2015年至2050年之间，电动乘用车必须从120万增加到10亿。电池容量从0.5吉瓦小时到12,000；光伏容量从223吉瓦提高到7,000多个。

这项新研究始于2016年，在澳大利亚进行，其中开采了世界上许多铅，锌和铜。政府资助的工作旨在观察非洲大陆北部的地雷是否有共同之处。它基于这样一个事实：近年来，世界各地的科学家一直在使用地震波来绘制岩石圈高度变化的深度，该深度在最古老，不受干扰的大陆块的核中向下延伸至300公里，并逐渐减小。在海床的年轻岩石下接近零。随着各大洲在许多世代之间的移动，碰撞和裂谷，它们的地下逐渐形成了像疤痕一样的岩石圈不规则性，其中许多现在已被绘制出来。

该研究的作者发现，澳大利亚最富有的矿山沿线整齐地排列着，在靠近海岸线的地方，厚厚的旧岩石圈坡度达到170公里。然后，他们将调查范围扩大到了全球约2100个沉积物埋藏的地雷，并发现了相同的模式。170公里的边界中的一些边界位于当前海岸线附近，但许多边界则位于大陆内部深处，形成于遥远的过去，当时大陆具有不同的形状。有些年龄高达20亿年。

科学家的地图显示，这些区域遍及整个大陆，包括加拿大西部的地区。澳大利亚，格陵兰和南极洲的海岸；美国的西部，东南部和大湖地区；以及亚马逊河的大部分地区，西北和南部非洲，印度北部和中亚。虽然某些已确定的区域已经拥有巨大的地雷，但其他区域在采矿地图上却完全是空白。

作者认为，金属沉积物是在厚厚的大陆岩石伸展并下陷以形成凹陷时形成的，就像一团口香糖被拉开一样。这使岩石圈变薄，并允许海水泛滥。长期以来，这些含水的低点被相邻的高海拔岩石中的含金属沉积物所填充。咸水然后向下循环，直至到达化学和温度条件合适的深度，该化学条件和温度条件使盆地深处的水所吸收的金属沉淀出来，形成巨大的矿床，距当时的地表以下100米至10公里。关键因素是岩石圈的深度。在最厚的地方，来自下部热地幔的热量很少上升到潜在的近地表成矿区，而在最薄的地方，大量热量通过。只要存在正确的化学成分，170公里的边界似乎就是Goldilocks区域，可用于创建正确的温度条件。

霍格德说：“它的确达到了最佳效果。”“这些矿床包含许多金属，这些金属被捆绑在高品位矿石中，因此一旦找到类似的东西，您只需要挖一个洞。”当前大多数贱金属矿山都在蔓延，破坏性露天矿场。但是在许多情况下，很可能从经济上开采远至一公里的矿床，而且“几乎可以肯定的是，这些矿井将通过破坏性较小的矿井进行开采，”霍格德说。

该研究有望在迄今为止勘探程度不高的地区开放勘探，包括澳大利亚，中亚和西非的部分地区。根据作者去年在一次学术会议上发表的这项新研究的初步报告，一些公司似乎已经在澳大利亚和北美宣称了自己的立场。但是采矿业众所周知是秘密的，因此目前尚不清楚这种活动可能有多广泛。

“这是一个真正意义深远的发现，这是任何人第一次提出在地壳仅几千米…深度的沉积盆地中形成的矿物沉积受到岩石圈底部数百千米深度的力的控制。” 《矿业杂志》上的一份报告，回顾了去年的初步报告。

###

参考：Mark J. Hoggard，Karol Czarnota，Fred D.Richards，David L.Huston，A.Lynton Jaques和Sia Ghelichkhan撰写的“受克拉通边缘稳定性控制的含沉积物的金属的全球分布”，自然地球科学，2020年6月29日。
10.1038 / s41561-020-0593-2

该研究的其他作者是澳大利亚地质科学局的Karol Czarnota，他领导了最初的澳大利亚制图项目。哈佛大学和伦敦帝国理工学院的弗雷德·理查兹（Fred Richards）；澳大利亚地球科学学院的戴维·休斯顿（David Huston）；澳大利亚国立大学的A. Lynton Jaques和Sia Ghelichkhan。

霍格德（Hoggard）在其网站上将这项研究放到了全球范围内。