Durante anos, a prospeção de terras raras foi sobretudo guiada pelo que se vê à superfície. Mas um novo estudo sugere que muitos dos depósitos mais importantes - fontes de metais essenciais para a eletrónica e para tecnologias de energia limpa - estão, na verdade, “marcados” por estruturas muito mais antigas e escondidas em profundidade.
A conclusão é clara: a maioria destes depósitos encontra-se sobre antigas zonas de colisão soterradas, formadas quando placas tectónicas colidiram e afundaram sob os continentes há muito tempo. Isto muda a forma de olhar para o mapa mineiro atual, que passa a ser a expressão superficial de alterações tectónicas profundas, estabelecidas muito antes de fusões posteriores criarem minério aproveitável.
Buried tectonic footprints
Ao comparar continentes reconstruídos ao longo do tempo, as coincidências mais nítidas surgiram onde colisões prolongadas entre placas, no passado, pressionaram margens continentais e deixaram zonas quimicamente alteradas em profundidade.
Ao seguir essas zonas soterradas através das eras geológicas, Carl Spandler, professor na Universidade de Adelaide, e os seus colegas identificaram o mesmo padrão em 412 locais já mapeados.
Os resultados indicam que cerca de 75 milhões de km² de crosta continental assentam sobre estas regiões profundas alteradas. A maior concentração aparece onde vários cinturões antigos se sobrepõem.
Com tamanha concentração, a ligação é difícil de explicar como mero acaso - e leva à pergunta seguinte: o que transformou essas zonas antigas enterradas em rochas com mineralização?
Why carbonatites matter
Muitos dos depósitos mais ricos de terras raras ocorrem em carbonatitos, rochas ígneas raras ricas em minerais carbonatados, e não em lavas comuns.
Esses magmas formam-se bem abaixo dos continentes, onde pequenas percentagens de fusão concentram elementos que não se encaixam facilmente nos minerais mais frequentes.
Trabalhos do U.S. Geological Survey (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 situavam-se dentro das mesmas zonas antigas, reforçando a ligação entre magmas geradores de minério e essa história tectónica profunda.
Deep mantle changes
Quando uma placa mergulha por baixo de outra, na subducção - processo que recicla a crosta no manto - água, carbono e elementos-traço são transportados para baixo.
Uma parte desse material pode voltar a subir e incorporar-se na litosfera mantélica sobrejacente, a “casca” rígida sob os continentes, alterando a sua composição.
Essa marca química reduz a temperatura necessária para fusões posteriores, permitindo que magmas invulgares se formem sem ser preciso um calor extraordinário.
Em vez de criar minério de imediato, a fase de colisão parece carregar a crosta profunda com ingredientes que podem ficar preservados durante períodos muito longos.
Timing of formation
O fator tempo complicou a ideia de uma relação simples de causa e efeito, porque a fase de “preparação” soterrada e o evento de geração de magma muitas vezes estão separados por intervalos enormes.
“Este desfasamento temporal é um dos aspetos mais surpreendentes das nossas descobertas”, afirmou Spandler.
Em alguns casos, esse intervalo vai de milhões de anos até quase 2 mil milhões de anos.
Esse atraso separa o antigo “primer” químico do gatilho posterior, abrindo espaço para vários caminhos possíveis até à fusão.
Where the overlap grows
As correspondências mais densas apareceram em continentes com colisões repetidas, sobretudo na América do Norte, no sul de África e na China.
Blocos antigos e estáveis conhecidos como crátons - as partes mais resistentes e duradouras dos continentes - parecem preservar especialmente bem essas zonas profundas enriquecidas.
Cerca de 85% das regiões férteis mapeadas sobrepunham-se entre si, sinal de que vários eventos antigos foram acumulando efeitos.
Áreas escondidas sob o gelo da Antártida também podem encaixar no padrão, mas esses depósitos continuam difíceis de confirmar.
Why plumes lose ground
Explicações mais antigas davam frequentemente destaque a plumas do manto - colunas ascendentes de rocha quente - como principal origem destes depósitos.
No entanto, muitos carbonatitos, rochas vulcânicas raras que acolhem a maioria dos depósitos de terras raras, não mostram uma ligação clara a essas fontes de calor, e a sua geoquímica aponta para formação a temperaturas mais baixas.
Como o novo mapeamento alinha os depósitos com antigas zonas de colisão entre placas, enfraquece a ideia de que plumas ascendentes de rocha quente tenham feito a maior parte da “preparação”.
Isto não elimina as plumas como possíveis gatilhos posteriores, mas retira-as do papel central.
Triggers after long delays
Mesmo assim, teria de surgir uma perturbação mais tarde, porque um manto enriquecido, por si só, não se funde automaticamente para formar um depósito.
Rifteamento, deformação, calor próximo ou libertação de pressão podem empurrar a rocha preparada para lá do seu ponto de fusão, agora mais baixo.
Quando a fusão começa, os elementos raros concentram-se porque permanecem no líquido em vez de entrarem nos cristais mais comuns.
Esta sequência ajuda a explicar por que razão podem aparecer minérios longe de limites de placas ativos e, ainda assim, manter uma “impressão digital” mais antiga.
Exploration gets narrower
Para quem faz prospeção mineral, o estudo não serviu apenas para explicar rochas antigas - também reduziu a área global de procura.
Apenas cerca de 35% da crosta continental ficou dentro das zonas férteis mapeadas, mas essas áreas concentravam a maioria dos depósitos.
“Esta investigação mostra que os ingredientes para estes depósitos minerais críticos foram colocados há muitos milhões e até milhares de milhões de anos”, disse Spandler.
Essa lógica torna a prospeção mais dirigida, porque cinturões tectónicos antigos podem permitir a empresas e governos fazer levantamentos com menos incerteza.
Limits of the map
Nem todos os depósitos caíram dentro das zonas mapeadas, e o modelo deixou propositadamente vários processos de formação de minério fora do enquadramento.
Subducção de curta duração, movimentos crustais posteriores, erosão e plumas do manto podem gerar “falhas” ou mascarar sinais antigos.
As regiões-fonte mais antigas e ocultas também ficam para lá da janela de 2 mil milhões de anos do mapa, pelo que parte da história profunda permanece invisível.
Mesmo com esses limites, testes aleatórios acertaram em zonas férteis apenas cerca de um terço das vezes - muito abaixo da taxa real de correspondência.
Deep Earth legacy
As colisões antigas parecem ter carregado os continentes com a química certa, enquanto perturbações mais recentes decidiram quando esses ingredientes soterrados finalmente fundiram.
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.
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