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

Um estudo recente concluiu que a maior parte dos depósitos de terras raras - fontes de metais indispensáveis para a eletrónica e para tecnologias de energia limpa - está localizada acima de antigas zonas de colisão hoje enterradas. Essas faixas formaram-se quando placas tectónicas colidiram no passado e afundaram profundamente sob os continentes.

A descoberta reposiciona o mapa atual da mineração como um reflexo superficial de mudanças tectónicas profundas, estabelecidas muito antes de episódios posteriores de fusão gerarem minério aproveitável.

Pegadas tectónicas enterradas

Ao comparar continentes reconstruídos ao longo do tempo geológico, as correspondências mais nítidas surgiram onde colisões de placas, duradouras e repetidas, comprimiram as margens continentais e deixaram zonas quimicamente modificadas em profundidade.

Acompanhando essas faixas soterradas através das eras, Carl Spandler, professor da Universidade de Adelaide, e os seus colegas registaram o mesmo padrão em 412 locais mapeados.

Os resultados indicaram que cerca de 75 milhões de km² de crosta continental repousam sobre essas regiões profundas alteradas. A maior concentração apareceu justamente onde vários cinturões antigos se sobrepõem.

Esse acúmulo torna difícil tratar a correlação como simples coincidência e abre a questão central: o que transformou essas zonas antigas enterradas em rochas capazes de hospedar minério?

Por que os carbonatitos são importantes

Muitos dos depósitos de terras raras mais ricos ocorrem em carbonatitos, rochas ígneas raras repletas de minerais carbonatados, e não em lavas comuns.

Esses magmas têm origem muito abaixo dos continentes, onde pequenas frações de fusão concentram elementos que não se acomodam facilmente nos minerais mais frequentes.

Trabalhos do Serviço Geológico dos Estados Unidos (USGS) descrevem, desde a década de 1960, os carbonatitos como a principal fonte de elementos de terras raras leves.

Cerca de 67% dessas rochas hospedeiras ficaram dentro das mesmas zonas antigas, conectando magmas que carregam minério a esse histórico tectónico profundo.

Mudanças no manto profundo

Quando uma placa mergulha sob outra, na subducção - processo que recicla crosta para o manto - água, carbono e elementos-traço são transportados para baixo.

Parte desse material volta a ascender para a litosfera mantélica sobrejacente, a “casca” rígida sob os continentes, e altera a sua composição.

Essa marca química reduz a temperatura necessária para uma fusão posterior, permitindo que magmas incomuns se formem sem a necessidade de calor extraordinário.

Em vez de produzir minério imediatamente, a fase de colisão parece carregar a crosta profunda com ingredientes que podem permanecer no local por intervalos muito longos.

Momento de formação

A cronologia enfraqueceu uma leitura simples de causa e efeito, porque a etapa de “preparação” enterrada e o evento que gera magma, muitas vezes, ficaram separados por períodos imensos.

“Esse intervalo de tempo é um dos aspetos mais surpreendentes das nossas descobertas”, disse Spandler.

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

Essa demora separou o antigo “primer” químico do gatilho posterior, deixando espaço para diferentes caminhos que podem levar à fusão.

Onde a sobreposição cresce

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

Blocos antigos e estáveis, chamados crátons - as partes mais resistentes e preservadas dos continentes - parecem conservar de forma especialmente eficaz essas zonas profundas enriquecidas.

Cerca de 85% das regiões férteis mapeadas sobrepunham-se entre si, um indício de que vários eventos antigos empilharam os seus efeitos.

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

Por que as plumas perdem força

Explicações anteriores frequentemente atribuíam esses depósitos, principalmente, a plumas do manto - colunas ascendentes de rocha quente.

Muitos carbonatitos, rochas vulcânicas raras que abrigam a maioria dos depósitos de terras raras, não exibem ligação clara com essas fontes de calor, e a sua química aponta para formação a temperaturas mais baixas.

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

Isso não elimina as plumas como possíveis gatilhos tardios, mas reduz o seu papel central.

Gatilhos após atrasos longos

Alguma perturbação posterior ainda precisou ocorrer, porque um manto enriquecido, por si só, não se funde automaticamente para formar um depósito.

Rifteamento, deformação, calor nas proximidades ou alívio de pressão podem empurrar a rocha já preparada para além do seu ponto de fusão reduzido.

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

Essa sequência ajuda a explicar por que minérios podem surgir longe de qualquer limite de placa ativo e, ainda assim, carregar uma assinatura mais antiga.

A exploração fica mais estreita

Para a prospeção mineral, o estudo fez mais do que interpretar rochas antigas: ele também reduziu a área global de busca.

Apenas cerca de 35% da crosta continental ficou dentro das zonas férteis mapeadas, mas essas áreas reuniam a maior parte dos depósitos.

“Esta pesquisa mostra que os ingredientes para esses depósitos de minerais críticos foram colocados no lugar há muitos milhões até mesmo milhares de milhões de anos”, disse Spandler.

Com essa lógica, a exploração torna-se mais direcionada, porque cinturões tectónicos antigos podem ajudar empresas e governos a pesquisar com menos tentativa e erro.

Limites do mapa

Nem todo depósito caiu dentro das zonas mapeadas, e o modelo, de propósito, deixou vários processos de formação de minério fora do seu escopo.

Subducção de curta duração, movimentos crustais posteriores, erosão e plumas do manto podem gerar “falhas” na correspondência ou mascarar sinais mais antigos.

As regiões-fonte mais antigas e ocultas também vão além da janela de 2 mil milhões de anos do mapa, de modo que parte da história profunda permanece fora de vista.

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

Legado da Terra profunda

Colisões antigas parecem ter carregado os continentes com a química adequada, enquanto perturbações mais jovens determinaram quando esses ingredientes enterrados, enfim, derreteram.

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