科学精确定位全球金属矿藏

矿工可以更轻松地找到新的矿藏

盐湖城铜矿。

Pavisha Getty 图像

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铜、铅和锌对于现代技术的电子产品和电池至关重要。需求量激增,矿业公司消耗已知矿藏的速度超过了探矿者发现新矿藏的速度。现在,一个国际科学家团队发现这些金属矿藏与岩石圈(地球的地壳和上地幔)厚度之间存在关联,为定位这些关键资源提供了一种可靠的方法。

新研究的第一作者、哈佛大学和哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地球观测站的地质学家马克·霍加德说,这个项目始于偶然。他的合著者,澳大利亚地球科学研究所的研究员卡罗尔·查诺塔访问哈佛时提到,他注意到并想知道为什么澳大利亚北部的金属矿藏似乎与岩石圈厚度变化的区域对齐。研究团队发现,这种联系在全球范围内都适用,暗示有更多地方可以寻找隐藏的矿石。这项研究于七月发表在《自然地球科学》上,全面绘制了已知金属矿藏与岩石圈厚度之间的相关性,并提出了这种相关性的潜在机制。

岩石圈可以延伸到地表以下 300 公里,耶鲁大学地球物理学家莫琳·朗(未参与这项研究)表示,这使得其厚度“实际上对于地球物理学家来说非常难以测量”。为了计算岩石圈的厚度,通常使用地震仪读数来记录地震振动在地球上传播的速度。然而,朗指出,世界范围内有限的地震和地震仪意味着“我们解析地球结构的能力并不完美”。


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为了创建岩石圈厚度的高分辨率世界地图,霍加德和他的同事们结合并校准了现有的区域和全球模型,并添加了火山爆发带到地表的岩石圈岩石的温度和压力数据。他们发现,金属矿藏往往出现在岩石圈厚度约为 170 公里的地方。在推测原因时,他们指出,金属的组成部分通常在地表附近发现,并在盆地中积聚。如果这些盆地位于岩石圈厚度合适的部分之上,那么从更深地幔上升的热量可能会为成分浓缩成金属矿藏设定理想的温度。

霍加德说,传统上,寻找这些金属需要“实地考察”,人们广泛地采样土壤中的矿物质含量或测量地球的磁场以寻找异常现象。该团队的发现为远程寻找有希望的地点提供了机会;事实上,霍加德说,矿业公司已经开始使用这些信息来指导他们的搜索。

朗说:“这些作者所做的真正新颖之处在于……将上地幔中这些更深层的结构与我们在地表[附近]可以看到的东西联系起来,这就是这些金属矿藏的分布。” “这是一项非常令人兴奋的工作。”

Karen Kwon 是一位科学记者和编辑,常驻华盛顿特区地区。她是 2020 年《大众科学》杂志的 AAAS 大众媒体研究员。

更多作者:Karen Kwon
大众科学 Magazine Vol 323 Issue 4本文最初以“金属探测”为标题发表于《大众科学》杂志第 323 卷第 4 期(),第 18 页
doi:10.1038/scientificamerican1020-18
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