Pod starým sopečným kráterem na hranici Nevady a Oregonu se nachází obrovské ložisko jílu bohatého na lithium. Vědci nyní tvrdí, že tato klidná krajina může mít dostatek lithia na to, aby ovlivnila globální trh s bateriemi po dobu několika desetiletí.
Nová studie tvrdí, že kaldera McDermitt může obsahovat přibližně 20 až 40 milionů metrických tun lithia, což je pravděpodobně největší dosud identifikované ložisko.
Při použití nedávné průměrné smluvní ceny lithia karbonátu v USA, která se pohybuje kolem 37 000 dolarů za tunu, odhad vychází na téměř 1,5 bilionu dolarů.
Ložisko se nachází v kaldeře, což je velký sopečný kráter, který vznikl, když se magma zhroutilo. Tento konkrétní bazén má rozměry přibližně 28 milí sever-jih a 22 milí východ-západ podél hranice Nevady a Oregonu.
Práci na tomto ložisku vedl Thomas R. Benson, PhD, ve společnosti Lithium Americas Corporation (LAC). Jeho výzkum se zaměřuje na to, jak se minerály bohaté na lithium vytvářejí v sopečných oblastech.
Asi před 16 miliony let došlo k obrovské erupci, která vyprázdnila většinu magmatické komory pod tímto územím. Tato exploze zanechala silné vrstvy horkého popela, které se posléze ochladily na tvrdou sopečnou skálu na dně kaldery.
Později kaldera obsahovala dlouho existující jezero, které shromažďovalo sopečný popel a bahno. Tyto sedimenty vytvořily lacustrinální jílovité horniny, které nyní zachycují většinu jílu bohatého na lithium.
Hlouběji pod bazénem magma i nadále uvolňovalo hydrotermální, horkou vodu bohatou na rozpuštěné minerály, která cirkulovala pod zemí dlouho po hlavní erupci.
Tato voda vymývala lithium a další prvky ze sopečného skla a nesla je nahoru do vlhkých sedimentů jezera.
Jak chemické procesy probíhaly, jezero bylo nejprve proměněno v smektit, hořečnatý jíl, který může absorbovat lithium do svých vrstev. Po té, horké tekutiny přetvořily části tohoto smektitu na jiný jíl nazývaný illit, který se zpevňuje a uchovává mnohem více lithia.
V lithiem bohaté zóně Thacker Pass se illit, draselný jíl, který tightly uchovává lithium, tvoří pás o tloušťce asi 100 stop.
Analýzy ukazují, že tento jíl může obsahovat přibližně 1,3 až 2,4 procenta lithia podle hmotnosti, což je zhruba dvojnásobek typických depositů jílovité horniny.
Ve zprávě se také uvádí, že vysoce kvalitní illitová vrstva leží blízko povrchu, což umožňuje velké povrchové těžby.
Dále se uvádí, že vyšetřovatelé zaznamenali koncentrace lithia dosahující přibližně 1 procenta podle hmotnosti, podle Thomase R. Bensona, geologa společnosti Lithium Americas Corporation.
Lithium je dnes nejvíce známo jako klíčový prvek lithium-iontových baterií, dobíjecích baterií, které přenášejí lithium-ions mezi dvěma elektrodami.
Tato baterie napájí telefony, notebooky, elektrické automobily a ukládací akumulátory, které vyrovnávají energii z větru a slunce v síti.
Stejná výzkumná skupina poznamenává, že globální poptávka po lithiu by mohla do roku 2040 dosáhnout jednoho milionu tun ročně, což je osmkrát více než produkce v roce 2022.
Proto takové soustředěné ložisko v jednom bazénu přitahuje tolik pozornosti od vlád a společností plánujících dlouhodobé přechody na energie.
Vulkanické jezerní ložiska jako toto jsou mělká a široká, což snižuje poměr odpadu k tuně rudy.
Ve srovnání s hlubšími tvrdými horninovými doly to často znamená méně vyvrtaných hornin a nižší spotřebu energie na tunu lithia.
Protože nejbohatší jíly leží blízko povrchu v Thacker Pass, těžaři mohou cílit na vrstvy s nejvyšší hustotou lithia přímo.
Kombinace obrovských množství, vysokých koncentrací a relativně jednoduché geometrie činí toto ložisko neobvyklým mezi známými zdroji lithia v jílových hostinách.
Takové velké ložisko také vyvolává obtížné otázky o vodě, přírodních ekosystémech a kulturním významu této krajiny.
Místní kmeny a komunit šlechtitelů vyjádřily obavy, jak by velký důl mohl změnit prameny, pastviny a posvátná místa.
Podporovatelé poukazují na to, že mělké jílové ložisko může narušit méně pozemků než několik menších dolů rozptýlených po vzdálených oblastech.
Kritici naopak odpovídají, že i jeden velký důl může změnit podzemní vodu, produkovat prach a fragmentovat stanoviště, pokud nebude pečlivě řízen.
Zpracování lithia v jílových hostinách je technicky složité, protože kov je vázán uvnitř minerálů namísto toho, aby byl uložen v slaných solankách.
Inženýři musí drtit jíl, používat vymývání, chemické praní s pečlivě vybranými roztoky a poté získávat lithium, přičemž omezují spotřebu vody a odpad.
Geologové studující McDermitt nyní vidí vzorec pro bohaté vulkanické ložiska lithia, který spojuje chemii magmatu, tvar bazénu a trvalé teplo.
Magmy zde byly perualkalické, magmatická složení nezvykle bohatá na sodík a draslík, které mají tendenci držet lithium, když se ochlazují.
Poté, magma znovu vzrostlo pod kalderou ve fázi zvané obnovení, obnovené vyvýšení poháněné čerstvým magmatem tlačícím nahoru.
Tento pohyb zlomil nadloží horniny, otevřel cesty pro horké tekutiny a zaměřil tvorbu lithia bohatého illitu podél jižní hrany bazénu.
Vypraveni s tímto modelem, průzkumné týmy skenují vulkanické bazény, aby našli shody chemie, zachovalá jezera, a známky minulých oběhu horkých tekutin.
Pouze několik míst na světě se zdají sdílet McDermittovu kombinaci velkého rozměru, uzavřeného nastavení bazénů a dlouhotrvající magmatické aktivity.
Ložisko lithia kaldery McDermitt je rozsáhlé, mělké a chemicky neobvyklé, což jej odlišuje od většiny ostatních známých zdrojů. Zároveň se nachází v obydlené krajině, kde lidé, divoká zvířata a voda mají předchozí nároky.
Rozhodnutí učiněná v následujících několika letech určí, zda toto lithium zůstane většinou uzamčeno v jílu nebo se přesune do baterií a energetických sítí.
Ať tak či onak, McDermitt již změnil způsob, jakým odborníci přemýšlejí o tom, kde mohou být kritické minerály skryty uvnitř starých sopečných systémů.
Pro ty, kteří se zabývají klimatem a technologií, tento příběh osvětlí spojení mezi vzdálenými geologickými událostmi a bateriemi v jejich každodenním životě.
Učení o tom, jak se minerály formují v zemské kůře, se stává přímo spojeno s otázkami ohledně automobilů, telefonů a energetických sítí.
Studie byla publikována v časopise Science Advances.
