เทคโนโลยีเอ็กซเรย์ใหม่เผยให้เห็นกระบวนการที่น่าทึ่งบางอย่างที่เกิดขึ้นในประวัติศาสตร์ทางธรณีวิทยาของโลก และน่าจะช่วยให้เราระบุแร่ที่มีมูลค่าสูงชนิดใหม่ๆได้ เราพบว่าการสะสมของโลหะที่มีค่ามากที่สุดบางส่วนที่มนุษย์เคยขุดพบนั้นเกิดขึ้นจากหินหลอมเหลว และโดยเฉพาะอย่างยิ่งจากแร่ธาตุซัลไฟด์ที่หลอมเหลว (ซึ่งมีกำมะถันเป็นองค์ประกอบหลัก) การสะสมของโลหะเหล่านี้เรียกว่าการสะสมของแร่ ประกอบด้วยโลหะนิกเกิล ทองแดง
และโคบอลต์ซึ่งเป็นส่วนประกอบที่สำคัญของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
แม้ในราคาปัจจุบัน ตัวอย่างจำนวนมากของแร่ออร์บอดีที่ครั้งหนึ่งเคยหลอมเหลวดังกล่าวประกอบด้วยนิกเกิลมูลค่าหลายแสนล้านดอลลาร์ ซึ่งมักมีทองแดง โคบอลต์ แพลทินัม และแพลเลเดียมเป็นผลพลอยได้ที่มีค่า
เราจำเป็นต้องค้นหาแหล่งแร่คุณภาพสูงใหม่ๆ ต่อไป เช่นแร่ Nova-Bollinger ที่เพิ่งค้นพบ ทางตะวันออกของ Kalgoorlie ในออสเตรเลียตะวันตก เพื่อให้ทันกับความต้องการที่เพิ่มขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ในการคาดการณ์ในปัจจุบัน จำเป็นต้องมีแบตเตอรี่ใหม่ทุกปีเพื่อให้ทันกับความต้องการนิกเกิลในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
ความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับการก่อตัวของตะกอนเหล่านี้ ซึ่งอยู่ลึกเข้าไปในเปลือกโลกเมื่อหลายล้านปีก่อน จะช่วยให้เราปรับปรุงอัตราความสำเร็จในการสำรวจของเรา
ระบบประปาในภูเขาไฟโบราณ
กระบวนการทางธรณีวิทยาที่ก่อตัวแร่จากซัลไฟด์ที่หลอมละลายมีความเหมือนกันหลายอย่างกับการถลุง (ขั้นตอนที่ผู้คนใช้มานานนับพันปีเพื่อสกัดโลหะบริสุทธิ์จากแร่ธาตุที่มีกำมะถัน) เมื่อหลายล้านปีก่อน แร่ธาตุเหล็กซัลไฟด์ที่หลอมละลายทำปฏิกิริยากับหินหนืดในระบบท่อประปาของภูเขาไฟโบราณ ส่งผลให้โลหะที่จำเป็น ได้แก่ นิกเกิล ทองแดง โคบอลต์ และแพลตตินัมหลุดออกไป แร่ธาตุเหล่านี้สะสมในความเข้มข้นที่เพียงพอจนสามารถขุดได้เมื่อการกัดเซาะได้สัมผัสกับแร่ที่พื้นผิว
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เราได้ปรับปรุงความเข้าใจอย่างมากเกี่ยวกับการก่อตัวของแหล่งแร่ที่โดดเด่นเหล่านี้ ความเข้าใจนี้ถูกสร้างขึ้นโดยใช้เทคนิคใหม่ในการถ่ายภาพแร่ในสองและสามมิติ โดยใช้เทคโนโลยีX-ray ที่ CSIRO และ Australian Synchrotron เราใช้เทคนิคที่เรียกว่า microbeam X-ray element mapping เพื่อสร้างภาพ 2 มิติที่มีรายละเอียดของแร่และหินที่พวกมันนั่ง
ภาพเหล่านี้บาง ภาพเช่น ภาพด้านบนสุดของเรื่องนี้ สร้างขึ้น
บนเส้นลำแสงของกล้องจุลทรรศน์ฟลูออเรสเซนซ์เอ็กซ์เรย์ที่เครื่องซินโครตรอนของออสเตรเลีย โดยใช้ระบบตรวจจับMaia สิ่งนี้ทำให้สามารถรวบรวมรูปภาพระดับกิกะพิกเซลได้ในเวลาไม่กี่นาที
เหมือนเปิดไฟ
นอกจากนี้ เรายังได้นำเอกซเรย์เอกซเรย์ 3 มิติที่มีความละเอียดสูงมาใช้ ซึ่งเทียบเท่ากับการสแกน CT ของโรงพยาบาล เพื่อเปิดเผยรายละเอียดแบบ 3 มิติเกี่ยวกับรูปร่างและขนาดของหยดของของเหลวซัลไฟด์ที่ก่อตัวเป็นแร่
ปรากฎว่าของเหลวซัลไฟด์มีคุณสมบัติทางกายภาพที่น่าทึ่ง พวกมันมีพฤติกรรมเหมือนมีดร้อน ๆ แทงเนย: กัดกร่อนจนสามารถละลายผ่านหินแข็งได้ และในบางกรณีก็อยู่ห่างจากหินเดิมหลายสิบเมตร
ตอนนี้เรารู้แล้วว่าแร่ก่อตัวขึ้นในส่วนเฉพาะของ “ระบบประปา” โบราณที่ป้อนแมกมาไปยังภูเขาไฟด้านบน แร่ก่อตัวขึ้นเมื่อหินหนืดร้อนจัดจนละลายหินที่อยู่รอบๆ
จากนั้นของเหลวซัลไฟด์ “มีดร้อน” ก็ยังคงละลายลงสู่พื้น จนทำให้แร่ถูกฉีดเข้าไปในหินที่ไม่ใช่หินอัคนีที่อยู่เบื้องล่าง
ในกรณีของแร่นิกเกิลขนาดมหึมาของภูมิภาคโนริลสค์ในไซบีเรีย หินที่ละลายยังให้กำมะถันเพื่อสร้างแร่
ในความเป็นจริง กำมะถันจำนวนมากถูกปลดปล่อยโดยกระบวนการนี้ ซึ่งกำมะถันจำนวนมากพร้อมกับนิกเกิลจำนวนมากถูกปะทุขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศ ทำให้เกิดการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ที่สุดในประวัติศาสตร์โลก
งานประเภทนี้ช่วยให้เราปรับปรุงแบบจำลองทางธรณีวิทยาที่อุตสาหกรรมการสำรวจใช้ในการสำรวจหาแหล่งใหม่
แร่นิเกิลซัลไฟด์เป็นเป้าหมายที่ยากอย่างเลื่องลือว่า “งมเข็มในกองหญ้า” และเราจำเป็นต้องนำเทคนิคการตรวจจับทางธรณีฟิสิกส์และแบบจำลองทางธรณีวิทยาเชิงทำนายที่ดีที่สุดของเรามาผสมผสานกัน
การวิจัยกำลังดำเนินอยู่: ทั้งในกระบวนการพื้นฐานของการก่อตัวของแร่และความหมายของความเข้าใจนี้ว่าจะมองหาแหล่งใหม่ที่ไหนและอย่างไร
แร่ธาตุบางชนิดที่ก่อตัวขึ้นพร้อมกับแร่ซัลไฟด์สามารถสลายตัวได้โดยการกัดเซาะ และแม่น้ำจะพัดพาแร่ธาตุเหล่านี้เป็นระยะทางไกลจากตัวแร่เอง
เรากำลังเรียนรู้วิธีการจำแนกธัญพืชที่มีลักษณะเฉพาะทางเคมีเหล่านี้ ในลักษณะเดียวกับที่นักสำรวจเพชรใช้ “แร่ธาตุบ่งชี้” เพื่อค้นหาแร่คิมเบอร์ไลต์ที่อุดมสมบูรณ์ (หินต้นกำเนิดสำหรับเพชร)
นอกจากนี้ เรากำลังทำการวิจัยพื้นฐานเพิ่มเติม เช่น การใช้วัสดุอะนาล็อก (น้ำเกลือและน้ำมันมะกอกทำงานได้ดีมาก) และแบบจำลองไดนามิกของของไหลเชิงคำนวณบนซูเปอร์คอมพิวเตอร์เพื่อตรวจสอบฟิสิกส์ว่าแร่แมกมาติกมีลักษณะอย่างไร ทำ.
เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
