Vysoké koncentrace lithia v McDermittově kaldeře
Studie podložená peer review naznačuje, že části McDermittovy kaldery obsahují neobvykle vysoké množství lithia ve svých jílech, soustředěné v oblasti Thacker Pass na severu Nevady. Nejdensnější vrstva lithia dosahuje kvalit, které jsou důležité pro průmyslovou produkci, a deposit se nachází blízko povrchu.
Kaldera má rozměry přibližně 45 km na 35 km na hranici Nevady a Oregonu. Geologové ji spojují s Yellowstone hotspotem, což je dlouhá trasa starodávné sopečné aktivity napříč západem Spojených států.
Kaldera, která je velkým sopečným kráterem vytvořeným kolapsem, zachycuje usazeniny v přirozené pánvi po obrovské erupci. V této pánvi se sopečný popel rozpadl na jíl a později koncentroval lithium v mělčích, těžitelných zónách.
Práce byla vedená Thomasem R. Bensonem, PhD, z Lithium Americas Corporation (LAC). Jeho výzkum se zaměřuje na vznik lithia v sopečných oblastech.
Klíčovým krokem byl hydrotermální proces, při kterém se horká voda a rozpuštěné minerály pohybovaly pod zemí a cirkulovaly pánví. Tyto zahřáté tekutiny protékal skrze zlomy, reagovaly s předchozím jílem a přenesly lithium do úzkého, obohaceného horizontu.
Tento horizont zahrnuje illit, jíl bohatý na draslík, který může hostit lithium, což se vytvořilo, když tekutiny změnily dřívější smectitové jíly. Nejvyšší hodnoty lithia se nacházejí v této illitové doméně podél jižního okraje pánve.
Obohacená vrstva je neobvyklá kvůli svému stupni a tloušťce. Illit dominuje po desítky stop, což vytváří jasný kontrast s okolním smectitem. „Našli jsme koncentrace lithia dosahující zhruba 1 procenta hmotnosti,“ vysvětlil Benson. To je zhruba dvakrát bohatší než většina ostatních depozit lithia v jílech po celém světě.
Vědci také změřili illit v samotné hornině na přibližně 1,3 až 2,4 procenta hmotnosti lithia. To jsou výsledky na úrovni minerálů, ale pomáhají vysvětlit, proč vzorky celých hornin byly tak dobře prozkoumány napříč částmi vrtu.
Rozdíl se vrací k teplu, tekutinám a času. Horké tekutiny koncentrovaly lithium, zatímco uzavřené prostředí pánve zabránilo vyplavení těchto prvků. Pro národní zásoby je objem stejně důležitý jako kvalita. Nezávislé odhady vyčíslují množství lithia v kaldeře na desítky milionů tun, což signalizuje zdroj vzácného měřítka.
Celosvětová produkce se v roce 2024 zvýšila, protože poptávka po bateriích zůstala silná, a Spojené státy stále dovážejí většinu chemikálií lithia používaných průmyslem. Velký domácí zdroj by mohl zkrátit dodavatelské řetězce a zvýšit stabilitu cen.
Kvalita a geometrie ovlivňují narušení půdy na tunu vyprodukovaného lithia. Vysoká kvalita a mělký jíl mohou snížit množství horniny potřebné k odstranění pro stejný výstup ve srovnání s hlubšími nebo nižšími depozity.
Zpracování je také důležité, protože lithium v jílu je chemicky vázáno. Společnosti musí oddělit jíl, efektivně vytěžit lithium a pečlivě spravovat vodu, aby splnily své náklady a environmentální cíle.
Geologové zdokonalují model vzniku, který spojuje chemii magmatu s pozdější obohacením. Horniny jsou peralkalické, magma má neobvyklé složení bohaté na sodík a draslík, což obvykle zadržuje lithium během evoluce magmatu.
Terénní data naznačují, že teplo změnilo pánev zespodu. Tým poukazuje na období znovuobrození, kdy magma tlačilo vzhůru a znovu otevíralo zlomy, což zvyšovalo průtok tekutin skrze sedimentární hmotu.
Přechod jílu ze smectitu na illit zaznamenává teplotní okno změn. Illit se vytváří při vyšších teplotách, takže jeho přítomnost mapuje nejteplejší cesty starodávných tekutin.
Výzkumníci také zkoumají vrstvy vzniklé v jezeře, aby pochopili, jak chemie jezer nastavuje scénu. Alkalické, uzavřené pánve mohou zachytit lithium a další prvky, které by jinak mohly být vyplaveny.
Federální rozhodovací dokumenty schválily výstavbu Thacker Passu v roce 2021 po plném environmentálním přezkumu. Toto schválení znamenalo zlomový bod od průzkumu k fázovanému rozvoji.
Místní obavy stále přetrvávají, včetně využívání vody, ochrany životního prostředí a kulturních zdrojů. Kmeny a rančeři požadovali přísné záruky, zatímco developer načrtl plány na omezení dopadů a sledování klíčových ukazatelů.
Pokud může důl poskytovat konzistentní výstup s nízkými emisemi na tunu, mohl by podporovat americké výrobny baterií s kratším logistickým řetězcem. To by doplnilo recyklaci, což potrvá nějakou dobu, než se dostatečně rozšíří, aby pokrylo významný podíl poptávky.
Žádný jediný projekt nemůže splnit všechny potřeby, ale velký, mělký, vysoce kvalitní zdroj mění základní linie. Snižuje riziko v dodavatelském systému, zatímco země buduje kapacitu pro rafinaci a recyklační cykly.
Důl leží na natavené sopečné ignimbritě, zpevněném horninovém úseku horkého sopečného popela, který leží pod jílovými vrstvami. Tato pevná základna pomohla zachovat jezerní sedimenty během pozdějšího vzestupu a eroze.
Litium se poprvé nahromadilo ve smectitu napříč většinou pánve. Pozdější zahřívání a proudění tekutin reorganizovalo prvky do illitu podél zaměřeného koridoru. Tyto teplotní a tekutinové cesty zanechaly v jádrech jemné textury. Žíly, mikrofraktury a stopy bitumenu označují epizody cirkulace skrze dno jezera.
Výsledkem je vrstvený balíček, který geologové mohou mapovat a doly modelovat. Každá vrstva odráží jiný krok v cestě od erupce k rudě.
Jiné kaldery postrádají úplný recept. Jen málo jich kombinuje správné magma, uzavřenou pánev, dlouhotrvající teplo a propustné vrstvy, které vedou tekutiny. McDermittův systém poskytl dlouhé ochlazovací období. Tato trvalá release tepla a tekutin je klíčová pro přesun lithia do úzké oblasti.
Regionální tektonika měla také význam. Pánev zůstala dostatečně stabilní, dostatečně dlouho na to, aby nashromáždila silný jíl a poté přijala další pulz tepla. Široké prostředí spojené s Yellowstone stopou poskytlo chemii magmatu, která upřednostňuje uchování lithia. Tento geologický kontext pomáhá vysvětlit, proč se tento kráter vymyká ostatním.
