カーボナタイト希土類元素鉱床

カーボナタイトは、炭酸塩を豊富に含む特別なグループの火成岩であり、希土類元素 (REE)、ニオブ、ジルコニウム、酸化リンの世界の主要な供給源です。 それらは 50% 以上の一次炭酸塩鉱物、20% 未満のケイ酸塩鉱物 (輝石、角閃石、カンラン石) を含み、リン酸塩鉱物はほとんど含まれていません。 カーボナタイト鉱床は世界中、主に大陸リフト環境に存在します。 ほとんどの場合、カーボナタイトは貫入性または亜火山性であり、錐体シート、火山頸部、堤防、敷居、角礫岩、および鉱脈を形成します。 注目すべき例外はタンザニア北部のオルドイーニョ レンガイ山で、地球上で唯一知られている唯一の活火山であるカーボナタイトです。 炭酸塩鉱物は風化しやすいため、カーボナタイト溶岩流が保存されることはまれです。

カーボナタイトは、主要な炭酸塩鉱物に応じて 4 つの主要なグループに分類されます。

希土類元素 (REE) は、同様の地球化学的特性を持ち、鉱床内で一緒に存在する元素のグループです。 これらは、原子番号 57 ～ 71 を占めるランタニドと呼ばれる化学グループに属します。元素には、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウムが含まれます。 。 イットリウムとスカンジウムもランタニドと同じ鉱床で産出され、同様の化学的性質を持っているため、希土類元素とみなされます。 希土類含有鉱石鉱物には、バストネサイト、モナザイト、ゼノタイムなどがあります。

レアアース元素は特に珍しいわけではありません。実際、金よりも豊富に存在します。 しかし、希土類元素が高濃度で存在することはほとんどなく、同様の物理的および地球化学的特性により、希土類元素を互いに分離することが困難になります。 分離は高価な処理技術によって行われるため、多くの低品位希土類元素カーボナタイトの採掘は非経済的になります。 希土類元素には、電気自動車のモーター、リチウムイオン電池、コンピューターのハードドライブ、ソーラーパネル、セラミック、磁石の製造など、多くの用途があります。

カーボナタイトは、既知の火成岩の中で希土類元素濃度が最も高く、魅力的な採掘対象となっています。 一方、初期のレアアース採掘は主にインドとブラジルの砂鉱床で行われていました。 カーボナタイト希土類希土類の採掘は、1950 年代に米国カリフォルニア州の先カンブリア時代のマウンテンパス鉱床の発見により始まりました。 マウンテン・パスは、環境への懸念と中国との競争により鉱山が閉鎖された 2000 年代初頭まで、REE の世界の主要供給者でした。 中国の 3 つのカーボナタイト鉱床 (バヤン オボ、マニウピン、ダルカオ) は、世界の希土類元素の大部分を供給しています。 マウンテンパス鉱山での採掘は、REE と地政学的力の需要の増加に応えて 2018 年に再開されました。

希土類元素の需要の高まりにより、世界中でカーボナタイト中の希土類希土類鉱床のさらなる探査が行われています。 アフリカ大陸、特に東アフリカ地溝帯には、以下で詳しく説明する 2 つの著名なカーボナタイト希土類元素鉱床があります。

ミリマ ヒルは、ケニアの沿岸都市モンバサの南西約 70 km のクワレ郡にあるニオブと希土類元素の鉱床です。 白亜紀の堆積物は、キリク、ミリマ、ヌグルク、ジョンボという 4 つの別々のアルカリ貫入で構成されています。 これらの貫入は約 2 × 1.3 km の表面範囲をカバーしており、深さで結合していると考えられています。 アルカリ貫入物はカーボナタイト、凝集体、フェナイト化沈殿物から構成されます。 この複合体はジュラ紀の砂岩に貫入しており、露出が少ない土壌とラテライトで覆われていますが、ミリマ貫入は小さな (1000 x 600 m) 丘として地表に露出しています。 風化は広範囲に及んでおり、場所によっては深さ 100 メートルにも達し、風化した部分には高濃度の少量の耐性鉱物が見られます。 存在する主な希土類鉱物は、モナザイト ((Ce、La、Th) PO4) およびゴルセイキサイト (希土類を含むリン酸バリウムアルミニウム) です。

この鉱床は 1950 年代初頭に発見され、歴史的にかなりの探査が行われてきました。 ケニア鉱山地質局は 1950 年代に試験立坑と 81 の試験坑を実施し、続いて 1955 年から 1957 年にかけてアングロ アメリカン社によって、1971 年から 1973 年にかけてペチニー社によって 400 以上の試験坑と 2,000 m の掘削が実施されました。 2010年までに、探検家たちは掘削から3000メートル以上、試験立坑から9000メートル以上、バルクサンプリングから37トンを採取しました。 歴史的な掘削では、深さ 150 メートルまでの希土類元素、ニオブ、タンタル、リン酸塩、マンガンの高度な鉱化が示されています。