Estudo liga depósitos de terras raras a antigas zonas de colisão enterradas

Um novo estudo concluiu que a maioria dos depósitos de terras raras - fontes de metais essenciais para a eletrónica e para tecnologias de energia limpa - fica acima de antigas zonas de colisão soterradas. Essas zonas formaram-se onde placas tectónicas chocaram e afundaram profundamente sob os continentes.

Essa conclusão reformula o mapa mineiro atual como a expressão à superfície de alterações tectónicas profundas, definidas muito antes de fusões posteriores gerarem minério aproveitável.

Vestígios tectónicos soterrados

Em continentes reconstruídos, as correspondências mais nítidas surgiram onde antigas colisões de placas tinham pressionado as margens continentais e deixado zonas quimicamente alteradas a grande profundidade.

Ao seguirem essas zonas enterradas ao longo do tempo, Carl Spandler, professor na Universidade de Adelaide, e os seus colegas registaram o mesmo padrão em 412 locais mapeados.

Os resultados mostraram que cerca de 29 milhões de milhas quadradas (75 milhões de quilómetros quadrados) da crosta continental assentam sobre estas regiões profundas alteradas. A maior concentração apareceu onde vários cinturões antigos se sobrepõem.

Essa concentração torna difícil rejeitar a correlação como simples coincidência e levanta a questão mais profunda: o que transformou essas velhas zonas soterradas em rochas portadoras de minério?

Carbonatitos e depósitos de terras raras

Muitos dos depósitos de terras raras mais ricos encontram-se em carbonatitos, rochas ígneas raras ricas em minerais carbonatados, em vez de lavas comuns.

Esses magmas nascem em profundidade sob os continentes, onde pequenas quantidades de fusão concentram elementos que não se integram facilmente nos minerais mais comuns.

Trabalhos do Serviço Geológico dos Estados Unidos (USGS) descreveram-nos como a principal fonte de elementos de terras raras leves desde a década de 1960.

Cerca de 67% dessas rochas hospedeiras caíram dentro das mesmas zonas antigas, ligando os magmas mineralizados a essa história tectónica profunda.

Alterações profundas no manto

Quando uma placa mergulha por baixo de outra, a subducção - o processo que recicla crosta para o manto - arrasta água, carbono e elementos vestigiais para baixo.

Parte desse material volta a subir para a litosfera do manto sobrejacente, a camada rígida sob os continentes, e altera a sua química.

Essa marca química reduz a temperatura necessária para fusões posteriores, permitindo que magmas invulgares se formem sem calor extraordinário.

Em vez de criar minério de imediato, a fase de colisão parece carregar a crosta profunda com ingredientes que podem permanecer no local durante longos períodos.

Cronologia da formação

O fator tempo complicou a narrativa simples de causa e efeito, porque a fase de preparação enterrada e o episódio de formação de magma muitas vezes estavam separados por intervalos imensos.

“This time lag is one of the most surprising aspects of our findings,” disse Spandler.

Em alguns casos, a distância temporal foi de milhões de anos até quase 2 mil milhões de anos.

Esse atraso separou o antigo condicionamento químico do gatilho posterior, abrindo espaço para vários caminhos possíveis até à fusão.

Onde a sobreposição aumenta

As correspondências mais densas apareceram em continentes com colisões repetidas, sobretudo na América do Norte, no sul de África e na China.

Os blocos estáveis mais antigos, chamados cratões, as partes mais resistentes que sobreviveram dos continentes, parecem preservar particularmente bem essas zonas profundas enriquecidas.

Cerca de 85% das regiões férteis mapeadas sobrepuseram-se umas às outras, sinal de que vários acontecimentos antigos acumularam os seus efeitos.

Locais ocultos sob o gelo da Antártida ainda podem encaixar no padrão, mas esses depósitos continuam difíceis de confirmar.

Porque é que as plumas perdem terreno

Explicações mais antigas favoreciam muitas vezes plumas do manto, colunas ascendentes de rocha quente, como principal origem destes depósitos.

Muitos carbonatitos, rochas vulcânicas raras que alojam a maior parte dos depósitos de terras raras, não mostram ligação clara a essas fontes de calor e a sua química aponta para formação a temperaturas mais baixas.

Como o novo mapa, em vez disso, alinha estes depósitos com zonas antigas onde as placas tectónicas colidiram, enfraquece a ideia de que as plumas ascendentes de rocha quente tenham feito a maior parte da preparação.

Isso não exclui as plumas como gatilhos posteriores, mas retira-as do centro da cena.

Gatilhos após longos atrasos

Ainda assim, teria de surgir perturbação mais tarde, porque o manto enriquecido por si só não se funde para gerar um depósito.

Rifting, deformação, calor próximo ou libertação de pressão podem empurrar a rocha preparada para lá do seu ponto de fusão já reduzido.

Quando a fusão começa, os elementos raros concentram-se porque permanecem no líquido em vez de entrarem nos cristais comuns.

Essa sequência explica por que razão os minérios podem surgir longe de qualquer limite de placas ativo e, ainda assim, conservar uma impressão digital mais antiga.

A exploração fica mais focada

Para os exploradores de minerais, o estudo fez mais do que explicar rochas antigas, porque reduziu a área global de procura.

Apenas cerca de 35% da crosta continental se encontrava dentro das zonas férteis mapeadas, mas essas áreas continham a maioria dos depósitos.

“Esta investigação mostra que os ingredientes para estes depósitos de minerais críticos foram colocados há muitos milhões e até milhares de milhões de anos”, disse Spandler.

Essa lógica torna a exploração mais direcionada, porque os cinturões tectónicos antigos podem permitir que empresas e governos façam levantamentos com menos suposições.

Limites do mapa

Nem todos os depósitos ficaram dentro das zonas mapeadas, e o modelo deixou deliberadamente de fora vários processos de formação de minério.

Subducção de curta duração, movimento crustal posterior, erosão e plumas do manto poderiam todos provocar falhas de deteção ou ocultar sinais mais antigos.

As regiões-fonte ocultas mais antigas também se estendem para lá da janela de 2 mil milhões de anos do mapa, por isso parte da história profunda continua invisível.

Mesmo com essas limitações, testes aleatórios caíram dentro das zonas férteis apenas cerca de um terço das vezes, muito abaixo da taxa de correspondência real.

Legado profundo da Terra

Parece que colisões antigas carregaram os continentes com a química certa, enquanto perturbações mais recentes decidiram quando esses ingredientes soterrados finalmente derreteram.

Reconstruções tectónicas mais precisas poderão afinar ainda mais esses alvos, sobretudo em regiões cobertas por gelo e em terrenos mais antigos do que o mapa atual consegue seguir.