地质学家正在寻找新的关键矿物资源，这些资源是支持世界向净零碳排放过渡所必需的。2024 年联合国气候变化大会——COP 29——将于本月举行。世界各国领导人将齐聚阿塞拜疆，再次将注意力转向应对持续的气候危机。COP 29 的主要焦点是如何资助减少温室气体排放的解决方案，并保护全球人口免受气候变化的影响。确保充足的财政资源和激励措施至关重要，这能让各个国家实现目标，并在减少碳排放和制定从大气中去除二氧化碳的策略方面取得进展。然而，只有资金是不够的：“净零”排放的道路还需要其他重要资源，例如关键矿物和金属。气候科学家并非唯一在地球科学家群体中，在帮助应对气候变化方面发挥关键作用。地质学家需要为更清洁的技术寻找原材料。![]()
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向净零排放过渡依赖于包括风力涡轮机、太阳能电池板和电动汽车在内的技术，这些技术由所谓的关键金属支撑。关键金属和矿物需求量大，对社会至关重要，并且可能面临供应链中断的风险。随着对绿色能源技术投资的增加，被定义为关键的金属清单也在增长。例如，与传统汽车相比，电动汽车使用的金属种类更多¹，其中包括锂、钴和镍，以及钕等稀土元素。它们也比传统汽车需要更多的铜（按质量计算）。随着全球向净零排放的转变加速，预计短期内社会对关键金属的需求将大幅增加。
这使得地质学家处于向可再生能源过渡的前沿，通过寻找新的经济矿物储量。经济地质研究的这一新领域面临挑战：许多矿床类型稀有且难以找到²。此外，对抵御全球供应链中断和社会责任型采矿的需求，正在推动采矿地点的多样化³。多样化的需求促使地质学家寻求更好地理解是什么控制着最有价值矿床的形成位置。铜是现代电气系统中的重要组成部分。它的主要来源是斑岩铜矿床——由热液流体循环通过覆盖岩浆储层的岩石而形成的大型、低品位矿床。斑岩铜矿床也是其他关键金属（包括金和钼）的重要来源。斑岩通常与发生俯冲的大陆边缘的岩浆活动有关，但只有一部分岩浆含有铜矿化。尽管复杂的成矿过程每个阶段的相对重要性尚有争议，但有证据表明地壳的特性——从其厚度到其先前的富集历史——对矿床的发现位置有很大的控制作用² ⁴。Lamont 等人⁴最近在《自然-地球科学》上发表的研究探讨了在浅倾俯冲板块上方形成一些最大的斑岩铜矿床的过程，表明从板块到上覆和富含铜的地壳中流体的释放控制着这些矿床的形成位置。地球科学家也在帮助识别新的稀土元素矿床，这些元素对于风力涡轮机和电动汽车中使用的高强度永磁体至关重要³。然而，目前开采经济矿床的地点与需求最大的地点之间存在不匹配，而且稀土元素被认为特别容易受到供应问题的影响。欧盟、美国和中国都是稀土元素的主要消费国，但预计只有中国能够满足其国内对钕等金属的需求⁵。这导致人们越来越关注循环经济战略，以利用和回收已经提取的资源。高需求地区金属库存的积累，加上在物品报废时的仔细回收和再利用，可能会创造更均衡的稀土元素获取方式，从而降低地缘政治中断的风险⁵。因此，地质学家需要跨学科和跨国界合作，不仅要识别矿产资源并了解其形成过程，还要利用这些知识来实现净零排放目标。对新的关键矿物资源的探索只是地球科学家在理解和缓解气候变化方面发挥关键作用的一种方式。从模拟未来气候情景到开发负排放技术和二氧化碳移除策略，地球科学界的努力支撑着 COP 29 等倡议的目标。毫无疑问，地球科学家将继续帮助引领通往净零未来的道路。论文：Minerals power the green transition. Nat. Geosci. 17, 1067 (2024). https://doi.org/10.1038/s41561-024-01591-2 参考文献：
1、Minerals used in electric cars compared to conventional cars. International Energy Agency https://www.iea.org/data-and-statistics/charts/minerals-used-in-electric-cars-compared-to-conventional-cars (2021).2、Park, J. W., Campbell, I. H., Chiaradia, M., Hao, H. & Lee, C.-T. Nat. Rev. Earth. Environ. 2, 542–557 (2021).3、Anenburg, M., Mavrogenes, J. A., Frigo, C. & Wall, F. Sci. Adv. 6, eabb6570 (2020).4、Lamont, T. N. et al. Nat. Geosci. https://doi.org/10.1038/s41561-024-01575-2 (2024).5、Wang, P. et al. Nat. Geosci. 17, 94–102 (2024).地刊速览专注科普，尝试用最通俗的语言，对地球科学前沿进行科普式的介绍，一方面希望对地球科学研究人员有所帮助，另一方面向非地学背景人员展示地学之美。
