Edelmetalen uit de aardkern dichterbij dan we dachten

Hoe edelmetalen uit de aardkern lekken

In tegenstelling tot wat vaak wordt gedacht, is de aarde niet erg rijk aan metalen, inclusief zeldzame en edelmetalen zoals goud. Het probleem is dat de meeste zwaardere elementen tijdens de vorming van de planeet, uit een samenklontering van asteroïden, naar de kern zijn gezonken.

Als gevolg hiervan ligt meer dan 99,999% van de goud- en andere edelmetaalvoorraden van de aarde begraven onder 3.000 km vast gesteente.

Lange tijd werd aangenomen dat deze mineralen voor altijd in de aardkern opgesloten zouden blijven. Een nieuwe studie toont echter aan dat dit mogelijk niet het geval is.

Door de detectiemethode van een ander element, ruthenium, te verbeteren, hebben onderzoekers van de Georg-August-Universität Göttingen (Duitsland), University of Bristol (VK), University of Edinburgh (VK) en Colgate University (VS) bewezen dat materiaal uit de aardkern kan lekken naar de mantel en tot het oppervlak van de planeet.

“Wanneer de eerste resultaten binnenkwamen, realiseerden we ons dat we letterlijk goud hadden gevonden! Onze gegevens bevestigden dat materiaal uit de kern, inclusief goud en andere edelmetalen, lekt in de aardmantel erboven.”

Dr Nils Messling – Onderzoeker aan de Universiteit Göttingen
Ze publiceerden hun ontdekking in het prestigieuze tijdschrift Nature¹, onder de titel “Ru en W isotoopsystematiek in oceaanische eilandbasalten onthult kernlekkage”.

Hoe de aardkern en mantel zijn gevormd

Tijdens de vroege dagen van het zonnestelsel verzamelden stofdeeltjes zich tot talloze asteroïden, die op hun beurt samensmolten tot steeds grotere lichamen, waardoor de protoplaneten ontstonden die later de vier rotsachtige planeten (Mercurius, Venus, Aarde en Mars) zouden vormen.

Tijdens dit proces bestonden de planeten voornamelijk uit gesmolten magma, door de intense hitte die door de botsingen werd gegenereerd. Geleidelijk vielen de zwaardere elementen door de zwaartekracht naar de kern, waardoor ze zich van de mantel onderscheidden. Later bleef de planeet meer materiaal uit de ruimte ontvangen, waardoor de mantel verder groeide.

Bron: SG Online

Cruciaal voor de hier besproken studie vertoonde de mantel een zeer andere samenstelling voor sommige isotopen van bepaalde elementen, waaronder ruthenium, als gevolg van deze latere vorming met verschillende materialen.

Hoe wetenschappers kern-elementen naar het oppervlak traceren

Ruthenium: Het isotoop dat een kernverhaal vertelt

Aangezien ruthenium grotendeels in de kern opgesloten zit, en ruthenium-100 meer aanwezig is in de kern, kan de detectie van dit isotoop bewijzen dat het metaal uit de kern afkomstig is in plaats van uit de mantel, die normaal gesproken de bron is van de meeste oppervlaktegesteenten door vulkanische activiteiten.

Een nieuwe, meer precieze methode om de aanwezigheid van ruthenium-100 te meten, is eerder ontwikkeld aan de Universiteit van Göttingen, waardoor deze studie mogelijk werd.

Dit werd bevestigd bij de studie van zeer oud gesteente, zoals monsters uit Groenland die tot 3,7 miljard jaar oud zijn, voordat de definitieve scheiding van kern en mantel de samenstelling van ruthenium-100 zou veranderen.

Bron: Nature

Interessanter nog, lijkt het erop dat ten minste enkele vulkanische eilanden gesteenten vertonen met een sterk scheef ruthenium-100-ratio, richting gesteenten die kernaddities hebben ontvangen.

Dit geldt niet voor alle vulkanische eilanden; bijvoorbeeld monsters van La Réunion of de Galapagoseilanden verschillen niet van gesteenten die uitsluitend uit de mantel afkomstig zijn.

“Wij kunnen nu ook bewijzen dat enorme volumes superverhit mantelmateriaal – enkele honderden quadriljarden metrische tonnen gesteente – afkomstig zijn van de kern-mantelgrens en opstijgen naar het aardoppervlak om oceaaneilanden zoals Hawaï te vormen.”

Professor Matthias Willbold – Professor aan de Universiteit Göttingen

Waarom wolfraam de kern-lekhypothese ondersteunt

Wolfraam, of wolfram (vandaar het symbool W voor dit element), is een ander zwaar metaal dat voornamelijk in de aardkern voorkomt.

Hier bestudeerden de wetenschappers een metriek genaamd μ182-W (parts-per-million (ppm) afwijking van 182W/184W ten opzichte van de terrestrische standaard). Het meten van welk type wolfraam-isotoop in het monster aanwezig is, verduidelijkt hoe de mineralen uit de kern zich mengden met het magma van de mantel om de vulkanische gesteenten van de Hawaï-eilanden te vormen.

Deze isotoopverhouding toont duidelijk aan dat het gedetecteerde wolfraam niet afkomstig is van de ontleding van hafnium, een andere potentiële bron van wolfraam in de mantel.

Nieuwe theorie legt uit hoe kern-elementen het oppervlak bereiken

Uit de variatie in de samenstelling van wolfraam concludeerden de wetenschappers een voorheen onbekend mechanisme: rond de aardkern vormde zich een zuurstofrijk buitenkerngebied.

Na verloop van tijd vergrendelt de kristallisatie van metaalrijke oxiden door seculaire kernkoeling een deel van het wolfraam.

“Of deze processen die we vandaag observeren ook in het verleden hebben plaatsgevonden, moet nog bewezen worden. Onze bevindingen openen een geheel nieuw perspectief op de evolutie van de innerlijke dynamiek van onze thuisplaneet.”

Dr Nils Messling – Onderzoeker aan de Universiteit Göttingen

Waarom deze ontdekking belangrijk is voor mijnbouw en industrie

Dit is niet alleen een academische zoektocht. Veel van de elementen die in de kern aanwezig zijn, hebben ofwel een zeer hoge waarde, zoals goud, of zijn zeer nuttig in de moderne samenleving, bijvoorbeeld wolfraam, een ultra-hard metaal dat wordt gebruikt in halfgeleiders, industriële gereedschappen, lucht- en ruimtevaart, wapens en motoren.

Het ontdekken dat sommige van deze metalen uit de aardkern komen, verandert radicaal het perspectief van geologen over hoe dergelijke afzettingen ontstaan en hoe de diepste lagen van onze planeet met het oppervlak kunnen interageren.

Op zijn beurt zou dit de manier waarop mijnbouwbedrijven zoeken naar deze zeldzame elementen kunnen veranderen. Bijvoorbeeld, het analyseren van het rutheniumgehalte van de gesteenten in een regio kan onthullen dat er een intrusie van de aardkern aanwezig is, waardoor de kans op het vinden van meer zware elementen op dezelfde locatie radicaal toeneemt.

Laatste gedachten: Waarom kern-mantelwetenschap belangrijk is

Dit soort onderzoek kan in eerste instantie wat abstract klinken en alleen van wetenschappelijk belang lijken. Het begrijpen hoe onze planeet is gevormd en hoe sommige delen van de aardkern weer naar het oppervlak kunnen komen, kan ons helpen meer van deze belangrijke metalen te vinden.

Dit kan ook ons begrip van de geologie van andere planeten veranderen, vooral Mars en Venus, die enigszins op de Aarde lijken. Als een heropleving van kern-elementen mogelijk is op de Aarde, zou dat ook op andere planeten kunnen gelden.

Aangezien we de komende decennia potentiële Marskolonies overwegen, zou het van groot belang kunnen zijn om te weten of sommige van de metallische kernbronnen van de planeet veel gemakkelijker toegankelijk kunnen zijn dan eerder gedacht, vooral omdat Mars de grootste vulkanen van het zonnestelsel heeft, met een profiel dat vergelijkbaar is met de vulkanen van Hawaï.

Investeren in aardkern-elementen

Almonty Industries

Onder de aardkern-elementen is wolfraam een van de meest bruikbare en minst bekende voor investeerders. Dit zeer resistente metaal is belangrijk voor een breed scala aan hightechindustrieën. Het wordt momenteel bijna uitsluitend geproduceerd in China en Rusland.

We bespraken de investeringscase voor wolfraam uitgebreider in het rapport van oktober 2024 “Wolfraam – Het geheime hightechmetaal”.

Almonty Industries is een wolfraam-mijnbedrijf dat momenteel voornamelijk uit een mijn in Portugal wordt gewonnen, die al 125 jaar in bedrijf is.

Het bedrijf werkt aan de uitbreiding van de Portugese mijn en bezit onontwikkelde afzettingen in Spanje.

Bron: Almonty

Het belangrijkste project van het bedrijf is de lopende ontwikkeling van een nieuwe mijn in Sangdong, Zuid-Korea. De mijn bevat meer geïmpliceerde bronnen dan al zijn andere afzettingen samen.

Bron: Almonty

Als een van de weinige actieve en producerende wolfraam-mijnbedrijven in westerse landen, is Almonty een belangrijke strategische leverancier voor de defensie-industrie. Het is dus een belangrijk bedrijf om de afhankelijkheid van Chinese leveringen te verminderen.

De locatie van de Sangdong-mijn maakt het een perfecte leverancier voor de defensie-industrie, aangezien Zuid-Korea een nieuwe gigant is in de massaproductie van “low‑tech” militaire uitrusting zoals tanks, artillerie en munitie (vergeleken met minder wolfraam‑intensieve gevechtsvliegtuigen, vliegdekschepen, enz.).

Terwijl China zich voorbereidt om een enorme wolfraam-mijn in Kazachstan te openen, staat Almonty klaar om de politiek rond de beveiliging van wolfraam “aanzienlijk te verschuiven” wanneer de Sangdong-mijn van het Almonty Korea Tungsten Project binnen enkele maanden operationeel wordt. Zodra de productie start, zal het een van ‘s werelds grootste wolfraam-mijnen zijn, goed voor 30% van de niet‑Chinese levering.

Lewis Black, directeur, voorzitter en CEO van Almonty Industries

Almonty zou begin tot midden 2025 moeten beginnen met de productie van wolfraam uit de Koreaanse mijn.

Vanwege haar strategische positie als feitelijk de enige grote leverancier in het Westen, kreeg Almonty een gegarandeerde prijs aangeboden door Plansee. Plansee is een fabrikant van hoogpresterende metalen en een van Almonty’s grotere klanten, evenals eigenaar van 15% van het bedrijf.

De minimale gegarandeerde prijs was $235/MTU (metrische ton eenheid), zonder bovengrens. Omdat de Sangdong-mijn streeft naar cashkosten van $110/mtu, zou dit praktisch een hoge winstmarge voor het project moeten garanderen.

Met een gelukkig bijna perfecte timing tussen de aankomende opening van Sangdong en een nieuwe handelsoorlog tussen Trumps Amerika en China, heeft de aandelenkoers sterk gereageerd en steeg met 40% in slechts 2 dagen na de aankondiging van een exportbeperking op wolfraam vanuit China.

Gerefereerde studies:

^{1. Messling, N., Willbold, M., Kallas, L. et al. Ru- en W-isotoopsystematiek in oceaanische eilandbasalten onthult kernlekkage. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09003-0}