Os recursos de terras raras que apontam para o “ouro da nova energia” estão recebendo um novo “mapa do tesouro” das profundezas da terra. Um novo estudo global do Departamento de Ciências da Terra da Universidade de Cambridge descobriu que rochas ígneas especiais enriquecidas com dióxido de carbono e ricas em elementos de terras raras estão intimamente relacionadas com a espessa litosfera, as "raízes" continentais mais antigas e espessas da Terra, fornecendo pistas importantes para a procura de novos depósitos de terras raras.
A pesquisa foi liderada pelo Departamento de Ciências da Terra da Universidade de Cambridge, e a equipe de pesquisa mapeou a distribuição de rochas ígneas excepcionalmente ricas em dióxido de carbono em todo o mundo. Acredita-se que este tipo de rocha ígnea seja a principal fonte de elementos de terras raras. A análise mostra que estas rochas estão concentradas nas bordas das partes mais espessas e antigas da litosfera terrestre, apontando para uma ligação sistemática entre estruturas geológicas profundas e o enriquecimento de terras raras.
Os investigadores salientaram que as áreas mais espessas da litosfera proporcionam um “foco” para o enriquecimento de terras raras: as rochas do manto aqui só podem sofrer um grau muito limitado de fusão parcial sob condições de alta pressão e temperatura mais baixa, e apenas produzem uma pequena quantidade de magma. Esses magmas de pequeno volume ficam facilmente "presos" no fundo da litosfera por um longo tempo e continuam a concentrar uma variedade de elementos metálicos, incluindo terras raras, durante milhões de anos de evolução, eventualmente formando depósitos minerais com valor de desenvolvimento.
Emilie Bowman, autora principal do artigo do Departamento de Ciências da Terra da Universidade de Cambridge, disse que a pesquisa "está nos fornecendo algum poder de previsão sobre onde esses tipos de rochas e os depósitos de terras raras derivados delas provavelmente ocorrerão". Ela e a sua equipa compilaram dados químicos sobre cerca de 9.000 amostras de rochas ígneas de todo o mundo, todas as quais partilham a característica comum de elevados níveis de dióxido de carbono dissolvido, que se pensa desempenhar um papel fundamental no enriquecimento de elementos de terras raras.
Por muito tempo, esse tipo especial de rocha ígnea foi um tanto "marginal" na comunidade geológica: eles têm muitos nomes e composições minerais estranhas. Muitos dos nomes remontam ao século XIX e início do século XX e estão frequentemente relacionados com a área onde foram descobertos pela primeira vez. Alguns geólogos brincam que o sistema de nomes para estas rochas quase poderia constituir uma nova linguagem. Devido à classificação confusa e às questões científicas complexas, muitos pesquisadores se afastaram dela no passado.
O avanço da equipe desta vez foi combinar essas informações complexas da química das rochas com dados de imagens sísmicas da estrutura interna da Terra. Os geofísicos Sergei Lebedev e Siyuan Sui que participaram do estudo usaram ondas sísmicas para “ver através” da estrutura interna da Terra, semelhante ao sonar para delinear o relevo do fundo do mar. Através deste tipo de "imagem de perfil", os investigadores viram claramente as mudanças espaciais na espessura litosférica e confirmaram ainda que a espessura litosférica desempenha um papel "orientador" no controlo da distribuição de rochas relacionadas com terras raras.
Os resultados mostram que as rochas com condições químicas favoráveis que promovem o enriquecimento de terras raras estão concentradas principalmente perto das bordas íngremes das regiões mais antigas e espessas da litosfera – as bordas das “raízes” de grandes massas de terra antigas. Isto significa que, ao implementar trabalhos de exploração à escala global no futuro, se estas zonas fronteiriças litosféricas espessas forem consideradas áreas-chave, espera-se que melhore significativamente a eficiência da descoberta de novos depósitos de terras raras.
Os elementos de terras raras são um dos materiais-chave em muitas tecnologias modernas, como smartphones, carros elétricos e turbinas eólicas. À medida que os países continuam a prestar atenção à segurança do abastecimento local de minerais essenciais, uma compreensão mais precisa dos processos geológicos e dos padrões de distribuição espacial dos depósitos de terras raras tornou-se uma fronteira importante na geologia de recursos e na investigação estratégica. Esta pesquisa fornece novas ideias para este campo, começando pela estrutura profunda da Terra.
Em termos do mecanismo de mineralização, o modelo proposto pela equipa de investigação acredita que a espessa litosfera mantém as rochas do manto num estado de alta pressão e temperatura relativamente baixa durante muito tempo, inibindo a fusão em grande escala e gerando apenas uma pequena quantidade de magma localmente. Estas pequenas cápsulas de magma ricas em dióxido de carbono permanecem no fundo da litosfera e arrefecem e solidificam para formar rochas ígneas invulgarmente ricas em CO₂. Posteriormente, sob a ação de eventos tectônicos ou térmicos posteriores, essas rochas foram parcialmente fundidas novamente, concentrando ainda mais elementos de terras raras, e eventualmente evoluíram para depósitos de terras raras com valor industrial.
Sally Gibson, autora correspondente do artigo e professora do Departamento de Ciências da Terra da Universidade de Cambridge, está atualmente liderando um projeto de pesquisa relacionado no valor de £ 1 milhão. Ela disse que pesquisas anteriores geralmente se concentravam em depósitos individuais ou áreas locais, mas este trabalho investigou sistematicamente rochas relacionadas a terras raras em escala global e estendeu a perspectiva às profundezas da Terra. Esta transformação “do ponto à superfície, do superficial ao profundo” é a chave para descobrir as leis universais.
Os resultados publicados desta vez centram-se em rochas e depósitos minerais relacionados com terras raras formados após 200 milhões de anos (200 milhões de anos), ou seja, o sistema mineralizado formado após a principal fase de ruptura dos grandes blocos continentais antigos da Terra. A equipe de pesquisa planeja expandir o escopo de tempo para uma história geológica mais longa na próxima etapa, incluindo rochas antigas com mais de 200 milhões de anos. Muitas minas importantes de terras raras em todo o mundo estão distribuídas nesses estratos antigos. No entanto, afetadas por processos tectónicos violentos, como a construção de montanhas e o rifteamento, as rochas antigas sofrem frequentemente transformações complexas, tornando a sua interpretação detalhada mais desafiadora.
Gibson destacou que já foi preliminarmente confirmado que existe uma ligação sistemática de distribuição entre este tipo de rocha e a espessa litosfera. Na próxima etapa, tentaremos extrapolar esta regra para períodos geológicos mais longos para testar sua aplicabilidade sob diferentes origens tectônicas e diferentes idades geológicas. Embora este trabalho seja mais difícil, espera-se que se torne um “elo-chave” nas futuras previsões de exploração de terras raras e outros minerais importantes.