撰文：斯蒂芬尼.帕帕斯           2024年6月7日

犹他州地质调查局的地质学家迈克尔.范登.伯格，正在检查犹他州旧Star Point煤矿附近的一块煤炭露头。（图片：犹他大学LAUREN Birrgenheier）

研究人员发现，对电池、触摸屏和其他现代技术至关重要的宝贵稀土元素，可能与化石燃料紧密结合。

一项对犹他州和科罗拉多州西部煤矿的新研究发现，煤层旁的岩层富含钪、钇和钕等元素。这些和其他稀土元素，用于智能手机等无处不在的现代技术，对风力涡轮机和混合动力汽车等绿色能源技术也至关重要。

目前，绝大多数稀土元素都在中国开采或加工，因此美国能源部一直在资助，在美国寻找这些元素，希望能刺激国内生产。

犹他大学地质学家、研究合著者劳伦.比尔根黑尔告诉《生活科学》：“在国内开发这些矿物，是一种真正的社会需求。”

受之前在阿巴拉契亚地区发现稀土元素与煤炭有关的研究的启发，比尔根黑尔和她的团队从犹他州中部和科罗拉多州西部的，六个活跃煤矿和四个闲置煤矿中采集了样本。研究人员使用X射线荧光和质谱法——这两种地球化学方法，来确定样品中存在哪些元素——来寻找17种金属稀土元素的痕迹。

研究人员发现，靠近煤层的页岩和粉砂岩中，24%至45%至少含有百万分之200的这些元素，而采样的火山岩中，100%含有这些水平或更高水平的稀土元素。

比尔根黑尔说：“它们位于煤炭上方和下方的页岩或泥灰色单元中。如果你已经在开采煤层，你可以想象一个模型，在上面和下面开采一些页岩。”

能源部目前认为，300 ppm的稀土元素浓度在经济上是可行的。比尔根黑尔和她的团队出于勘探原因，设定了200 ppm的下限，还需要更多的工作来找出有多少矿床可以开采。

比尔根黑尔说，在科罗拉多州西部和犹他州，煤层是由泥炭沼泽环境形成的，稀土元素可能是由沉积在沼泽中的火山灰或生物有机体整合到岩层中的，这些生物有机体在死亡并在热和压力下，转化为煤之前积累了金属。经过数千年的时间，这些金属可能已经从煤炭中浸出，并进入相邻的岩石中。她说，全国各地的煤层都有不同的历史，但其他研究小组目前正在更多其他地区进行类似的研究，从墨西哥湾沿岸到怀俄明州，再到伊利诺伊州的煤田。

研究结果于4月26日发表在《地球科学前沿》杂志上。