Em vez de aparecerem ao acaso no mapa, muitos depósitos de terras raras parecem seguir “linhas” geológicas antigas escondidas em profundidade. Um novo estudo indica que a maioria destas ocorrências - fontes de metais essenciais para a eletrónica e para tecnologias de energia limpa - assenta por cima de antigas zonas de colisão hoje soterradas, formadas quando placas tectónicas colidiram e afundaram sob os continentes há muito tempo.
Esta conclusão muda a forma de ler a geografia mineira atual: o que vemos à superfície pode ser, na prática, a marca tardia de grandes alterações tectónicas profundas, definidas muito antes de episódios de fusão posteriores gerarem minério explorável.
Buried tectonic footprints
Em continentes reconstruídos ao longo do tempo geológico, as correspondências mais nítidas surgiram onde colisões prolongadas entre placas comprimiram as margens continentais e deixaram, em profundidade, zonas quimicamente alteradas.
Ao seguir essas faixas enterradas através do tempo, Carl Spandler, professor na Universidade de Adelaide, e a sua equipa registaram o mesmo padrão em 412 locais mapeados.
Os resultados indicaram que cerca de 29 milhões de milhas quadradas (75 milhões de quilómetros quadrados) de crosta continental se encontram sobre estas regiões profundas alteradas. A maior concentração apareceu onde vários cinturões antigos se sobrepõem.
Esse agrupamento torna difícil descartar a correlação como mera coincidência e abre a questão central: o que transformou essas zonas enterradas em rochas com minério?
Why carbonatites matter
Muitos dos depósitos de terras raras mais ricos ocorrem em carbonatitos, rochas ígneas raras ricas em minerais carbonatados, e não em lavas comuns.
Esses magmas formam-se a grande profundidade sob os continentes, onde pequenas frações de fusão concentram elementos que não se encaixam facilmente nos minerais mais frequentes.
Trabalhos do U.S. Geological Survey (USGS) descrevem-nos, desde a década de 1960, como a principal fonte de elementos de terras raras leves.
Cerca de 67% dessas rochas hospedeiras situavam-se dentro das mesmas zonas antigas, ligando magmas geradores de minério a essa história tectónica profunda.
Deep mantle changes
Quando uma placa mergulha sob outra - subducção, o processo que recicla a crosta no manto - água, carbono e elementos-traço são transportados para baixo.
Parte desse material volta a ascender para a litosfera mantélica superior, a “casca” rígida sob os continentes, alterando a sua composição.
Essa impressão química reduz a temperatura necessária para uma fusão posterior, permitindo que magmas invulgares se formem 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 períodos muito longos.
Timing of formation
O fator tempo quebrou uma visão simples de causa e efeito, porque a fase de “preparação” enterrada e o evento que gera magma muitas vezes estão separados por intervalos enormes.
“Este desfasamento temporal é um dos aspetos mais surpreendentes das nossas conclusões”, disse Spandler.
Em alguns casos, a diferença ia de milhões de anos a quase 2 mil milhões de anos.
Esse atraso separa o “primer” químico antigo do gatilho posterior, deixando 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 estáveis mais antigos chamados crátons - as partes mais resistentes que sobreviveram 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 acumularam os seus efeitos.
Zonas escondidas sob o gelo da Antártida ainda podem encaixar no padrão, mas esses depósitos continuam difíceis de confirmar.
Why plumes lose ground
Explicações mais antigas privilegiavam muitas vezes plumas do manto - colunas ascendentes de rocha quente - como a principal origem destes depósitos.
Muitos carbonatitos, rochas vulcânicas raras que hospedam a maioria dos depósitos de terras raras, não mostram uma ligação clara a essas fontes de calor, e a sua química aponta para formação a temperaturas mais baixas.
Como o novo mapa alinha os depósitos com zonas antigas onde placas tectónicas colidiram, enfraquece a ideia de que plumas quentes fizeram a maior parte do “trabalho de base”.
Isso não elimina as plumas como possíveis gatilhos tardios, mas empurra-as para fora do papel principal.
Triggers after long delays
Mesmo assim, tinha de existir uma perturbação posterior, 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 preparada para além 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 em cristais comuns.
Esta sequência ajuda a explicar por que razão os minérios podem surgir longe de qualquer limite de placa ativo e, ainda assim, transportar uma assinatura mais antiga.
Exploration gets narrower
Para a prospeção mineral, o estudo não se limitou a explicar rochas antigas: também reduziu a área global de pesquisa.
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 no lugar há muitos milhões, ou até milhares de milhões, de anos”, disse Spandler.
Essa lógica torna a prospeção mais direcionada, porque cinturões tectónicos antigos podem permitir que empresas e governos façam levantamentos com menos incerteza.
Limits of the map
Nem todos os depósitos caíram dentro das zonas mapeadas, e o modelo deixou deliberadamente fora do enquadramento vários processos de formação de minério.
Subducção de curta duração, movimento posterior da crosta, erosão e plumas do manto podem gerar falhas de correspondência ou mascarar sinais antigos.
As regiões-fonte mais antigas e ocultas também ultrapassam a janela de 2 mil milhões de anos do mapa, pelo que parte da história profunda permanece invisível.
Mesmo com essas limitações, testes aleatórios caíram 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 enterrados finalmente fundiram.
Reconstruções tectónicas mais precisas poderão 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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