Essa conclusão altera a forma como hoje se olha para o mapa mineiro, ao tratar esses depósitos como a expressão à superfície de mudanças tectónicas profundas, instaladas muito antes de derretimentos posteriores terem criado minério aproveitável.

Pegadas tectónicas soterradas

Depósitos de terras raras e pegadas tectónicas soterradas

Em continentes reconstruídos, os alinhamentos mais nítidos surgiam precisamente onde colisões prolongadas entre placas tinham comprimido margens continentais e deixado, em profundidade, zonas quimicamente alteradas.

Ao seguirem essas zonas enterradas ao longo do tempo, Carl Spandler, professor na Universidade de Adelaide, e a sua equipa identificaram o mesmo padrão em 412 locais mapeados.

Os resultados indicaram que cerca de 29 million square miles (75 million square kilometers) de crosta continental assenta sobre estas regiões profundas alteradas. A maior concentração apareceu onde vários cintos antigos se sobrepõem.

Essa concentração torna difícil descartar a correlação como mera coincidência e conduz à questão mais profunda: o que transformou essas velhas zonas soterradas em rochas portadoras de minério?

Porque é que os carbonatitos importam

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

Esses magmas começam a formar-se em profundidade sob os continentes, onde pequenas quantidades de fusão concentram elementos que não se encaixam facilmente nos minerais correntes.

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

Cerca de 67% dessas rochas encaixavam-se dentro das mesmas zonas antigas, ligando os magmas portadores de minério a essa história tectónica profunda.

Alterações profundas do manto

Quando uma placa mergulha por baixo de outra, a subducção - o processo que recicla crosta para o manto - transporta 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 modifica-lhe a química.

Essa marca química reduz a temperatura necessária para fusão posterior, permitindo que se formem magmas invulgares 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.

Momento da formação

A cronologia quebrou a ideia simples de causa e efeito, porque a fase de preparação soterrada e o episódio que gera magma ficaram, muitas vezes, separadíssimos no tempo.

“Este intervalo temporal é um dos aspetos mais surpreendentes das nossas conclusões”, afirmou Spandler.

Em alguns casos, o hiato foi de milhões de anos até quase 2 billion years.

Esse atraso separou o antigo pré-tratamento químico do gatilho mais tardio, deixando espaço para vários caminhos possíveis rumo à fusão.

Onde a sobreposição aumenta

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

Os blocos estáveis mais antigos, chamados crátons - as partes sobreviventes mais resistentes dos continentes - parecem preservar essas zonas profundas enriquecidas de forma particularmente eficaz.

Cerca de 85% das regiões férteis mapeadas sobrepunham-se entre si, sinal de que vários acontecimentos antigos acumularam os seus efeitos.

As áreas escondidas sob o gelo da Antártida poderão ainda encaixar neste padrão, mas esses depósitos continuam difíceis de confirmar.

Porque é que as plumas perdem terreno

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

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

Como o novo mapa, em vez disso, associa estes depósitos a zonas antigas onde as placas tectónicas colidiram, enfraquece a ideia de que a maior parte da preparação tenha sido feita por plumas de rocha quente em ascensão.

Isso não as exclui como gatilhos posteriores, mas retira-lhes o papel principal.

Gatilhos após longos atrasos

Ainda era necessária uma perturbação posterior, porque o manto enriquecido, por si só, não se funde espontaneamente para formar um depósito.

Rifteamento, deformação, calor nas proximidades ou alívio de pressão podem empurrar a rocha 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 comuns.

Essa sequência explica por que razão os minérios podem surgir longe de qualquer fronteira ativa de placas e, mesmo assim, conservar uma assinatura mais antiga.

A exploração torna-se mais direcionada

Para os exploradores mineiros, o estudo fez mais do que explicar rochas antigas, porque também encolheu a área de pesquisa a nível global.

Apenas cerca de 35% da crosta continental ficava 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 no sítio há muitos milhões e até milhares de milhões de anos”, disse Spandler.

Essa lógica torna a exploração mais precisa, porque cinturões tectónicos antigos podem permitir que empresas e governos investiguem com menos suposições.

Limites do mapa

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

Subducção de curta duração, movimento crustal posterior, erosão e plumas do manto podem ter causado falhas de correspondência ou ter escondido sinais mais antigos.

As regiões de origem ocultas mais antigas estendem-se também para lá da janela de 2-billion-year do mapa, pelo que parte da história profunda continua invisível.

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

Legado profundo da Terra

As colisões antigas parecem ter carregado os continentes com a química certa, enquanto perturbações mais recentes decidiram quando esses ingredientes soterrados acabaram por fundir.

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