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 equipe internacional de pesquisadores, liderada por cientistas do Departamento de Ciências da Terra da Universidade de Cambridge, descobriu que essas rochas ígneas ricas em terras raras estão intimamente ligadas a mudanças na litosfera, a dura camada externa da Terra. Suas descobertas sugerem que a litosfera espessa desempenha um papel importante na formação de tipos de rochas que podem concentrar metais valiosos ao longo do tempo.
O estudo foi publicado em geociências naturaispode ajudar os cientistas a descobrir novos depósitos de terras raras em todo o mundo.
Emily Bowman, principal autora do estudo da Cambridge Geosciences, disse: “Nosso estudo começa a fornecer uma capacidade preditiva de onde podemos esperar que essas rochas e seus depósitos de elementos de terras raras associados se formem”.
Os elementos de terras raras são componentes-chave de muitas tecnologias modernas, incluindo smartphones, veículos elétricos e turbinas eólicas. À medida que aumenta a procura de tecnologias de energia limpa, os países procuram cada vez mais garantir o abastecimento interno, 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 áreas e não em outras.
“Há um enorme interesse científico em saber por que os depósitos de terras raras se formam onde se formam”, disse a professora Sally Gibson, autora sênior do estudo da Cambridge Geosciences, que atualmente lidera um projeto de pesquisa de £ 1 milhão focado no tema.
A maioria dos estudos anteriores examinou depósitos individuais ou áreas específicas. Esta pesquisa analisa questões em escala global, ao mesmo tempo que explora processos que ocorrem nas profundezas da superfície da Terra.
Para conduzir o estudo, Bowman reuniu informações químicas de aproximadamente 9.000 amostras de rochas ígneas coletadas em todo o mundo. Todas as rochas são ricas em dióxido de carbono dissolvido2um componente importante que aumenta a probabilidade de enriquecimento de elementos de terras raras.
“Até recentemente, esta parte da rocha ígnea era apenas uma curiosidade”, disse Gibson. “Os geólogos fazem questão de coletá-los; os alunos de graduação ficam confusos com eles nas aulas práticas. Mas, nos últimos anos, eles se tornaram muito importantes.”
Muitas dessas rochas são muito incomuns e foram originalmente descobertas no século XIX e início do século XX. Seus nomes geralmente vêm do local onde foram encontrados ou dos estranhos minerais que contêm.
“A terminologia é tão vasta que você quase poderia criar uma nova linguagem a partir desses nomes de rock”, disse Gibson. “Isso e sua complexidade científica aumentam a confusão e as pessoas tendem a evitá-los”.
Ondas sísmicas revelam pistas escondidas de terras raras
Os pesquisadores combinaram bibliotecas de rochas com imagens sísmicas detalhadas do interior da Terra. Usando ondas sísmicas, a equipe conseguiu mapear a espessura e a estrutura da litosfera abaixo de diferentes continentes.
“Usando as ondas sísmicas geradas pelos terremotos, podemos criar imagens fatiadas da litosfera, da mesma forma que o sonar pode identificar características do fundo do mar”, disse o professor Sergey Lebedev, geofísico envolvido no estudo. “Podemos ver neste mapa que a espessura da litosfera desempenha um papel orientador na localização destes depósitos.”
Os cientistas descobriram que as rochas com a composição química correta para o enriquecimento de terras raras são encontradas principalmente nas bordas íngremes da litosfera mais espessa e antiga da Terra.
“Precisamos juntar duas peças do quebra-cabeça, a química das rochas e os dados sísmicos, para fazer a conexão”, disse Gibson. “Rochas com composições químicas adequadas para concentração ocorrem 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
A espessa litosfera mantém as rochas do manto sob alta pressão e em condições relativamente frias, limitando a extensão do derretimento que pode ocorrer, disseram os pesquisadores. Sob estas condições, apenas pequenas quantidades de magma se formam no subsolo.
Esses magmas ficam frequentemente presos abaixo da litosfera, onde esfriam lentamente e se solidificam em dióxido de carbono.2– Rochas ígneas abundantes. Eventos geológicos posteriores podem derreter parcialmente essas rochas novamente, permitindo que os elementos de terras raras se tornem mais concentrados ao longo do tempo até que depósitos economicamente valiosos sejam eventualmente formados.
A equipa planeia agora expandir o estudo 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, inicialmente nos concentramos nos sedimentos formados após as principais fases de ruptura dos principais continentes da Terra”, disse Gibson. Eventos geológicos, como a formação de montanhas e o rifteamento continental, perturbam muitas rochas antigas, tornando-as mais difíceis de analisar, explicou ela. “Agora que estabelecemos a existência deste comportamento sistemático, podemos voltar ainda mais no tempo. Será mais desafiador, mas espero que seja um passo fundamental na previsão da ocorrência mineral.”
