Las nuevas tecnologías de rayos X revelan algunos de los increíbles procesos que tuvieron lugar en la historia geológica de la Tierra y deberían ayudarnos a identificar nuevos minerales de alto valor.

Vemos que algunas de las acumulaciones de metales más valiosas jamás extraídas por humanos se formaron a partir de rocas fundidas, y particularmente de minerales de sulfuro fundido (aquellos que tienen azufre como un componente principal).

Estas acumulaciones de metal, llamados depósitos de mineral, contener níquel, Cobre y cobalto:metales que son componentes críticos de las baterías de iones de litio.

Incluso a los precios actuales, grandes ejemplos de tales cuerpos minerales que alguna vez se fundieron contienen cientos de miles de millones de dólares en níquel, generalmente con valiosos subproductos de cobre, cobalto, platino y paladio.

Necesitamos seguir encontrando nuevos depósitos de alta ley, como el yacimiento Nova-Bollinger recientemente descubierto al este de Kalgoorlie en Australia Occidental, para mantenerse al día con el inevitable aumento de la demanda. Sobre las proyecciones actuales, se necesita uno nuevo cada año para satisfacer la demanda de níquel en las baterías de iones de litio.

Una mejor comprensión de cómo se formaron estos depósitos, en lo profundo de la corteza terrestre hace millones de años, nos ayudará a mejorar nuestra tasa de éxito en la exploración.

Sistema de plomería en volcanes antiguos

El proceso geológico que formó minerales a partir de sulfuros fundidos tiene mucho en común con la fundición (el procedimiento utilizado por la gente durante milenios para extraer metales puros de minerales que contienen azufre).

Hace millones de años, Los minerales de sulfuro de hierro fundido reaccionaron con el magma en el sistema de tuberías de los volcanes antiguos, en efecto, barriendo los metales esenciales níquel, cobre, cobalto y platino. Estos minerales se acumularon en concentraciones suficientes para que pudieran extraerse una vez que la erosión había expuesto el mineral en la superficie.

En los ultimos años, Hemos mejorado enormemente nuestra comprensión de cómo se formaron estos extraordinarios depósitos de mineral. Esta comprensión se ha desarrollado utilizando nuevas técnicas para obtener imágenes de los minerales en dos y tres dimensiones, utilizando tecnologías de rayos X en CSIRO y el Sincrotrón de Australia.

Hemos estado utilizando una técnica llamada mapeo de elementos de rayos X de microhaz para hacer imágenes detalladas en 2-D de los minerales y las rocas en las que se asientan.

Algunas de estas imágenes, como la que se encuentra en la parte superior de esta historia, se crean en la línea de luz de microscopía de fluorescencia de rayos X en el Sincrotrón de Australia. aplicando el sistema detector Maia. Esto permite recopilar imágenes de gigapíxeles en cuestión de minutos.

Como encender la luz

Complementando esta técnica, También hemos aplicado una tomografía de rayos X en 3D de alta resolución, el equivalente a una tomografía computarizada de un hospital, para revelar detalles en 3D sobre la forma y el tamaño de las gotas de sulfuro líquido que formaron los minerales.

El efecto ha sido encender una luz en una habitación oscura:hemos visto características dentro de rocas sólidas que no se habían revelado previamente.

Líquidos sulfurados, resulta, tienen propiedades físicas notables. Se comportan como un cuchillo caliente a través de la mantequilla:tan corrosivos que pueden derretirse a través de rocas sólidas, terminando en algunos casos a decenas de metros de sus rocas anfitrionas originales.

Ahora sabemos que los cuerpos minerales se forman en partes muy particulares de los antiguos "sistemas de tuberías" que alimentaban magmas a los volcanes de arriba. Los minerales se formaron donde el magma que fluía estaba tan caliente que derritió las rocas a su alrededor.

El líquido de sulfuro del "cuchillo caliente" continuó derritiéndose hacia el piso, de modo que los minerales ahora se encuentran inyectados en las rocas no ígneas subyacentes.

En el caso de los minerales de níquel supergigantes de la región de Norilsk en Siberia, las rocas que se derritieron también suministraron el azufre para formar los cuerpos de mineral.

De hecho, tanto azufre fue liberado por este proceso que gran parte de él, junto con grandes cantidades de níquel, en realidad estalló en la atmósfera, contribuyendo a la mayor extinción masiva en la historia de la Tierra.

Aguja en objetivos de pajar

Este tipo de trabajo nos ayuda a mejorar los modelos geológicos que utiliza la industria de la exploración para explorar nuevos depósitos.

Los minerales de sulfuro de níquel son objetivos notoriamente difíciles de "aguja en un pajar", y necesitamos traer nuestra mejor combinación de técnicas de detección geofísica y modelos geológicos predictivos.

Entonces, ¿dónde sigue?

La investigación está en curso:tanto en los procesos fundamentales de formación de minerales como en las implicaciones de este conocimiento sobre dónde y cómo buscar nuevos depósitos.

Algunos de los minerales que se forman junto con los minerales de sulfuro pueden dispersarse por erosión, y los ríos los transportan a grandes distancias desde los propios depósitos.

Estamos aprendiendo a reconocer estos granos químicamente distintivos, de la misma manera, los exploradores de diamantes usan "minerales indicadores" para encontrar kimberlitas fértiles (la roca fuente de los diamantes).

También estamos haciendo una investigación más fundamental, como el uso de material análogo (el agua salada y el aceite de oliva funcionan muy bien, resulta) y modelos de dinámica de fluidos computacionales en supercomputadoras para analizar la física de cómo los minerales magmáticos llegan a tener el aspecto que tienen.

Este artículo se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original.