新研究揭示了对科技产业至关重要的稀土矿物形成的极端复杂性
在一项开创性的研究中，都柏林圣三一学院的研究人员揭示了无数复杂的因素影响着氟碳铈矿和稀土碳酸盐的形成和化学性质，而这两种物质对于当今的科技行业及其硬件产出而言是至关重要的。
他们的研究成果刚刚发表在国际期刊《 全球挑战》上， 揭示了该领域此前从未探索过的全新深度理解。总而言之，这些发现标志着一项重大进步，有望重塑我们对稀土矿物形成的理解。
至关重要的是，随着全球对稀土元素的需求持续上升——主要是为了满足对手机、电池和扬声器日益增长的需求——这项研究的见解可能会产生深远的影响，并具有各种工业和环境应用。
研究人员发现了什么?
与之前的假设相反，新研究表明，氟碳铈矿(工业开发的顶级稀土矿物)的形成并不是一个简单的过程，而是由多种因素的非常复杂的相互作用所驱动的。
实验方法涉及研究含有多种稀土元素的溶液与常见的钙镁碳酸盐矿物(如方解石、文石和白云石，它们在自然界中普遍存在)在 21 至 210°C 的热液条件下的相互作用。该团队测试了两种溶液类型：一种稀土浓度相同，另一种模拟地球上常见热液的浓度。
研究结果表明，常见的钙镁碳酸盐矿物与富含稀土的流体发生反应时，其结构和化学成分会发生变化，形成一系列具有稀土名称的含稀土矿物，如镧石、铊矿、氟碳铈矿和铈矿，其化学性质、形状和纹理都非常复杂。
尤其有趣的是，不同类型的溶液会导致不同的结果：例如，等浓度溶液促进了金红石和氟碳铈矿结晶，从而保持固体和溶液中相似的稀土比。
相反，模仿地球上发现的热液会产生具有不同元素分布的含稀土矿物，其中一些甚至会因稀土氧化物的形成而经历脱碳过程。
最终，实验展示了稀土矿物形成的极具动态性的性质，不稳定的矿物会随着时间的推移转变为更稳定的矿物，有时会形成受相邻矿物反应影响的结构，进一步强调了该过程的复杂性。
潜在的影响是什么?
这项研究的意义远远超出了实验室的范围。了解氟碳铈矿形成的复杂过程对地质学家和工业界都具有深远的意义。这项研究表明，迫切需要开发先进的模拟模型，使科学家能够复制自然条件并探索矿物提取或合成的替代方法。
尽管挑战仍然存在，但这项研究的见解为新的实验方案打开了大门，以了解稀土元素在其富集的复杂地质矿石中的命运。
梅兰妮·马丁是三一大学自然科学学院地质学博士研究员，也是这项研究的主要作者。她说：“这些发现挑战了以前应用于稀土矿物形成的模型。我们的研究强调了结晶途径、矿物形成动力学和化学结构对无数因素的依赖性，包括稀土浓度、离子半径、温度、时间和宿主颗粒溶解度。”
研究小组首席研究员、三一大学自然科学学院教授 胡安·迭戈·罗德里格斯·布兰科 (Juan Diego Rodriguez-Blanco)强调，这些发现不仅对于理解氟碳铈矿的形成而且对于理解更广泛的稀土矿物学领域都具有重要意义。
爱尔兰科学基金会应用地球科学研究中心 (iCRAG) 资助研究员Rodriguez-Blanco 博士表示：“这项研究为地球化学和矿物学研究开辟了新途径，为更全面地了解矿物形成过程铺平了道路。”
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