用于制造现代电子产品的锂离子电池的大部分锂来自澳大利亚和智利。但斯坦福大学的科学家表示，美国有很多大型矿床：超级火山。
在今天发表在Nature Communications上的一项研究中，科学家们详细介绍了一种在超级火山湖沉积物中定位锂的新方法。研究报告的共同作者，斯坦福大学地球能源与环境学院地质科学教授Gail Mahood说，这项研究结果代表了向这种有价值的银白色金属供应多样化的重要一步，因为锂是一种能源关键的战略资源。科学。
“我们将不得不使用电动汽车和大型蓄电池来减少我们的碳足迹，”Mahood说。“确定美国的锂资源非常重要，这样我们的供应就不会依赖于单一公司或国家，从而使我们受到经济或政治操纵。”
超级火山可以产生数百至数千立方千米岩浆的大规模喷发 - 比夏威夷火山的典型喷发高出10,000倍。它们还产生大量的浮石和火山灰，分布在广阔的地区。它们看起来像地面上的巨大洞穴，被称为破火山口，而不是通常与火山相关的锥形形状，因为巨大的岩浆损失导致喷发后房间的顶部坍塌。
由此产生的洞经常充满水，形成一个湖泊 - 俄勒冈州的火山口湖就是一个很好的例子。数万年来，降雨和温泉从火山沉积物中浸出锂。锂在火山口湖中与沉积物一起积聚，在那里它集中在称为锂蒙脱石的粘土中。
探索锂的超级火山将使其全球供应多样化。目前，主要锂矿床来自智利高海拔盐滩的盐水沉积物和澳大利亚的伟晶岩矿床。超级火山爆发的风险很小，因为它们很古老。
“火山口是所有这种锂的理想沉积盆地，”主要作者托马斯·本森说，他是斯坦福大学最近的博士毕业生，他于2012年开始研究这项研究。
自19世纪发现以来，锂主要用于精神病治疗和核武器。从2000年代开始，锂成为锂离子电池的主要组成部分，如今锂离子电池可为手机，笔记本电脑和电动汽车等各种产品提供便携式电源。沃尔沃汽车公司最近宣布，其承诺仅在2019年开始生产新车型作为混合动力车或电池供电选项，这表明对锂离子电池的需求将继续增加。
“我们已经淘金热，所以我们知道黄金的发生方式，原因和原因，但我们从来没有过锂热，”本森说。“对锂的需求已经超过了对资源的科学认识，因此这些资源背后的基础科学必须赶上来。”
向后工作
为了确定哪种超级火山提供最佳的锂来源，研究人员测量了岩浆中锂的原始浓度。因为锂是易于从固体转变为液体到蒸气的挥发性元素，所以很难直接测量并且原始浓度知之甚少。
因此，研究人员分析了在岩浆室内生长过程中被困在晶体中的微小岩浆。完全包封在晶体内的这些“熔融夹杂物”在超级过程中存活并在整个风化过程中保持完整。因此，熔融夹杂物记录了岩浆中锂和其他元素的原始浓度。研究人员将主晶体切片，露出这些直径为10到100微米的保存岩浆，然后用斯坦福大学SHRIMP-RG实验室的敏感高分辨率离子微探针进行分析。
“理解锂在岩浆中的运输方式以及导致火山中心富含锂的原因从未真正系统地完成，”Benson说。
该团队分析了一系列构造环境中的样本，包括位于内华达州 - 俄勒冈州边界的麦克德米特火山场中的国王谷矿床，该矿场在16.5至1550万年前爆发，并且已知富含锂。他们将这个火山中心的结果与内华达州的High Rock火山口复合体，墨西哥的Sierra la Primavera，西西里岛的Pantelleria，怀俄明州的黄石和科罗拉多的Hideaway公园的样本进行了比较，并确定锂浓度变化很大超级火山的构造背景
“如果你有大量的岩浆爆发，它就不必拥有足够的锂来生产一些像我们之前想象的那样值得经济利益的东西，”Mahood说。“岩浆中不需要特别高浓度的锂来形成锂沉积物和储备。”
改善识别
除了探索锂外，研究人员还分析了其他微量元素，以确定它们与锂浓度的相关性。因此，他们发现了一种先前未知的相关性，现在使地质学家能够以比直接在熔融包裹体中直接测量锂更容易的方式识别锂沉积物的候选超级火山。微量元素可用作原始锂浓度的代用品。例如，大量沉积物中容易分析的铷的丰度越大表明锂越多，而高浓度的锆表示锂越少。
“我们基本上可以使用锆含量来确定锂含量在百万分之100左右，”Benson说。“现在我们有办法轻松找到更多这些锂矿床，这表明这一基础地质工作可以帮助解决社会问题 - 这真的令人兴奋。”
免责声明：本文由用户上传，如有侵权请联系删除！