Os investigadores criaram um novo mapa global que mostra onde são encontradas rochas vulcânicas incomuns associadas a elementos de terras raras, revelando uma ligação surpreendente com as partes mais antigas e espessas dos continentes da Terra.
Uma equipa internacional liderada por cientistas do Departamento de Ciências da Terra da Universidade de Cambridge descobriu que estas rochas ígneas, ricas em elementos de terras raras, estão intimamente relacionadas com mudanças na litosfera, a camada exterior sólida do planeta. Suas descobertas sugerem que a espessa litosfera desempenha um papel importante na formação de tipos de rochas capazes de concentrar metais preciosos ao longo do tempo.
Um estudo publicado em Ciências naturaispode ajudar os cientistas a identificar novos depósitos de terras raras em todo o mundo.
“Nossa pesquisa está começando a fornecer uma espécie de poder preditivo sobre onde podemos esperar que essas rochas se formem e, por extensão, os depósitos de terras raras associados”, disse a Dra. Emily Bowman, principal autora do estudo da Cambridge Earth Sciences.
Os elementos de terras raras são componentes críticos em muitas tecnologias modernas, incluindo smartphones, carros elétricos e turbinas eólicas. À medida que cresce a procura de tecnologias de energia limpa, os países procuram cada vez mais abastecimentos internos seguros, em vez de dependerem fortemente das importações provenientes da China.
A antiga crosta continental é a chave
Os cientistas há muito tentam entender por que os depósitos de terras raras aparecem em algumas regiões e não em outras.
“Há um interesse científico considerável sobre a razão pela qual os depósitos de terras raras se formam onde se formam”, disse a professora Sally Gibson, autora sénior do estudo da Cambridge Earth Sciences, que está actualmente a liderar um projecto de investigação de 1 milhão de libras sobre o tema.
A maioria dos estudos anteriores estudou depósitos individuais ou regiões específicas. Em vez disso, o estudo analisou o problema em escala global, ao mesmo tempo que examinou processos que ocorrem nas profundezas da superfície da Terra.
Para o estudo, Bowman coletou informações químicas de cerca de 9.000 amostras de rochas ígneas coletadas em todo o mundo. Todas as rochas foram enriquecidas em CO dissolvido2um ingrediente importante que aumenta a probabilidade de concentração de elementos de terras raras.
“Até há relativamente pouco tempo, este subgrupo de rochas ígneas era apenas uma curiosidade”, disse Gibson. “Os geólogos os coletaram com entusiasmo, os alunos ficaram maravilhados com as aulas práticas. Mas nos últimos anos eles se tornaram muito relevantes.”
Muitas dessas raças são muito incomuns e foram originalmente identificadas no século XIX e início do século XX. Seus nomes geralmente vêm dos locais onde foram encontrados ou dos estranhos minerais que continham.
“A terminologia é tão comum que você quase poderia criar uma nova linguagem a partir desses nomes de rock”, disse Gibson. “Isso e sua complexidade científica aumentaram a confusão, e as pessoas tendiam a ficar longe deles”.
Ondas de terremoto revelam pistas ocultas de elementos de terras raras
Os pesquisadores combinaram um banco de dados de rochas com imagens sísmicas detalhadas do interior da Terra. Usando ondas de terremotos, a equipe conseguiu mapear a espessura e a estrutura da litosfera abaixo dos vários continentes.
“Usando ondas sísmicas de terremotos, podemos criar uma imagem de ponta a ponta da litosfera, semelhante à forma como um sonar pode detectar características no fundo do mar”, disse o professor Sergey Lebedev, geofísico que participou do estudo. “A partir deste mapa, podemos ver que a espessura da litosfera desempenha um papel decisivo na localização destes depósitos.”
Os cientistas descobriram que rochas com a composição química certa para enriquecer elementos de terras raras são encontradas principalmente ao longo das bordas íngremes da litosfera mais espessa e antiga da Terra.
“Precisávamos juntar essas duas peças do quebra-cabeça, a química das rochas e os dados sísmicos, para fazer a conexão”, disse Gibson. “Rochas com a química certa para enriquecimento são encontradas apenas em locais muito específicos, principalmente ao longo das bordas íngremes da litosfera mais espessa e antiga da Terra.”
Como os depósitos de terras raras se formam lentamente no subsolo
Segundo os pesquisadores, a espessa litosfera mantém as rochas do manto sob alta pressão e condições relativamente frias, limitando a quantidade possível de derretimento. Sob estas condições, apenas uma pequena quantidade de magma é formada nas profundezas do subsolo.
Esses bolsões de magma ficam frequentemente presos abaixo da litosfera, onde esfriam lentamente e se solidificam em CO2-rochas ígneas ricas. Eventos geológicos posteriores podem derreter parcialmente essas rochas novamente, permitindo que os elementos de terras raras se tornem ainda mais concentrados ao longo do tempo até que eventualmente se formem sedimentos economicamente valiosos.
A equipa planeia agora expandir a sua investigação para incluir rochas com mais de 200 milhões de anos, que contêm muitas das principais minas e depósitos de terras raras do mundo.
“Para este trabalho, focamos inicialmente nos sedimentos que se formaram após as principais fases da ruptura dos grandes continentes da Terra”, disse Gibson. Ela explicou que a atividade geológica, como a orogenia e o rifteamento continental, destruiu muitas das rochas mais antigas, tornando-as difíceis de analisar. “Estabelecemos agora que este comportamento sistemático existe e podemos voltar no tempo. Será mais difícil, mas espero que seja um passo fundamental na previsão das reservas minerais.”
