Um novo estudo concluiu que a maioria dos depósitos de terras raras - fontes de metais essenciais para a eletrónica e para tecnologias de energia limpa - está situada sobre antigas zonas de colisão enterradas. Estas zonas formaram-se onde placas tectónicas colidiram no passado e mergulharam profundamente sob os continentes.
Esta conclusão reformula o mapa mineiro atual como uma expressão à superfície de mudanças tectónicas profundas, estabelecidas muito antes de a fusão posterior gerar minério aproveitável.
Pegadas tectónicas enterradas
Ao longo dos continentes reconstruídos, as correspondências mais claras surgiram em locais onde colisões de placas duradouras tinham pressionado as margens continentais e deixado zonas quimicamente alteradas em profundidade.
Ao seguir essas zonas soterradas ao longo do tempo, Carl Spandler, professor na Universidade de Adelaide, e os seus colegas identificaram o mesmo padrão em 412 locais cartografados.
Os resultados mostraram que cerca de 29 milhões de milhas quadradas (75 milhões de quilómetros quadrados) da crosta continental se encontra sobre estas regiões profundas alteradas. A maior concentração apareceu onde vários cinturões antigos se sobrepõem.
Essa concentração torna difícil encarar a correlação como mera coincidência e levanta uma questão mais profunda: o que transformou essas antigas zonas enterradas em rochas portadoras de minério?
Porque é que os carbonatitos importam
Muitos dos mais ricos depósitos de terras raras encontram-se em carbonatitos, rochas ígneas raras ricas em minerais carbonatados, em vez de lavas comuns.
Esses magmas têm origem a grande profundidade sob os continentes, onde pequenas quantidades de fusão concentram elementos que não se encaixam facilmente nos minerais mais comuns.
Trabalhos do U.S. Geological Survey (USGS) descrevem-nos como a principal fonte de elementos de terras raras leves desde a década de 1960.
Cerca de 67% dessas rochas hospedeiras situavam-se dentro das mesmas zonas antigas, ligando os magmas portadores de minério a essa história tectónica profunda.
Mudanças no manto profundo
Quando uma placa mergulha sob outra, num processo de subducção que recicla a crosta para o manto, água, carbono e elementos-traço são transportados para baixo.
Parte desse material volta a subir para a litosfera mantélica sobrejacente, a camada rígida sob os continentes, alterando a sua composição química.
Essa marca química reduz a temperatura necessária para uma fusão posterior, permitindo a formação de magmas invulgares sem necessidade de calor extremo.
Em vez de criar minério de imediato, a fase de colisão parece carregar a crosta profunda com ingredientes que podem permanecer no mesmo local durante longos períodos.
Momento da formação
A cronologia quebrou a visão simples de causa e efeito, porque a fase de preparação subterrânea e o evento que gerou o magma muitas vezes ocorreram com uma separação temporal enorme.
“This time lag is one of the most surprising aspects of our findings,” disse Spandler.
Em alguns casos, esse intervalo estendeu-se de milhões de anos até quase 2 mil milhões de anos.
Esse atraso separou o antigo enriquecimento químico do gatilho mais tardio, abrindo espaço para vários caminhos possíveis até à fusão.
Onde a sobreposição aumenta
As correspondências mais densas surgiram em continentes com colisões repetidas, sobretudo na América do Norte, no sul de África e na China.
Blocos antigos e estáveis, chamados cratões - as partes mais resistentes e preservadas dos continentes - parecem conservar particularmente bem essas zonas profundas enriquecidas.
Cerca de 85% das regiões férteis cartografadas sobrepunham-se entre si, sinal de que vários episódios antigos acumularam os seus efeitos.
Locais escondidos sob o gelo da Antártida podem também encaixar neste padrão, mas esses depósitos continuam difíceis de confirmar.
Porque é que as plumas perdem força
Explicações mais antigas favoreciam muitas vezes as plumas mantélicas, 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 ligação clara a essas fontes de calor, e a sua composição química aponta para formação a temperaturas mais baixas.
Como o novo mapa passa antes a alinhar estes depósitos com antigas zonas onde placas tectónicas colidiram, enfraquece a ideia de que plumas ascendentes de rocha quente fizeram grande parte da preparação.
Isso não exclui totalmente as plumas como gatilhos posteriores, mas afasta-as do papel principal.
Gatilhos após longos atrasos
Ainda assim, uma perturbação posterior tinha de ocorrer, porque um manto enriquecido, por si só, não se funde até formar um depósito.
Rifteamento, deformação, calor próximo ou libertação 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.
Esta sequência explica porque é que os minérios podem surgir longe de qualquer fronteira ativa de placas e, ainda assim, conservar uma assinatura mais antiga.
A exploração torna-se mais restrita
Para os exploradores minerais, o estudo fez mais do que explicar rochas antigas, porque reduziu a área global de procura.
Apenas cerca de 35% da crosta continental estava dentro das zonas férteis cartografadas, e, no entanto, essas áreas continham a maioria dos depósitos.
“This research shows that the ingredients for these critical mineral deposits were put in place many million to even billions of years ago,” disse Spandler.
Esta lógica torna a prospeção mais direcionada, porque os antigos cinturões tectónicos podem permitir a empresas e governos fazer levantamentos com menos incerteza.
Limites do mapa
Nem todos os depósitos se encontravam dentro das zonas cartografadas, e o modelo deixou deliberadamente vários processos de formação de minério fora da análise.
Subducção de curta duração, movimentos posteriores da crosta, erosão e plumas mantélicas podem todos gerar falhas de correspondência ou esconder sinais mais antigos.
As regiões-fonte mais antigas e enterradas também se estendem para além da janela de 2 mil milhões de anos do mapa, pelo que parte dessa história profunda continua invisível.
Mesmo com essas limitações, testes aleatórios caíram dentro das zonas férteis apenas cerca de um terço das vezes, muito abaixo da taxa real de correspondência.
Legado da Terra profunda
As colisões antigas parecem ter carregado os continentes com a química adequada, enquanto perturbações mais jovens decidiram quando esses ingredientes enterrados acabariam por fundir.
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 seguir.
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