Depósitos de terras raras ligados a antigas colisões tectónicas

Um novo estudo concluiu que a maioria dos depósitos de terras raras - fontes de metais indispensáveis para a eletrónica e as tecnologias de energia limpa - encontra-se sobre antigas zonas de colisão enterradas. Estas zonas formaram-se quando placas tectónicas colidiram no passado e mergulharam profundamente sob os continentes.

Esta descoberta redefine o actual mapa mineiro como uma manifestação à superfície de transformações tectónicas profundas estabelecidas muito antes de a fusão posterior criar minério explorável.

Marcas tectónicas enterradas

Nos continentes reconstruídos, as correspondências mais evidentes surgiram em locais onde colisões prolongadas entre placas tinham comprimido margens continentais e deixado zonas quimicamente alteradas em profundidade.

Ao seguir estas zonas soterradas ao longo do tempo, Carl Spandler, professor da Universidade de Adelaide, e os seus colegas identificaram o mesmo padrão em 412 locais cartografados.

Os resultados indicaram que cerca de 75 milhões de quilómetros quadrados de crosta continental se situam sobre estas regiões profundas alteradas. A maior concentração verificou-se onde vários cinturões antigos se sobrepõem.

Esta concentração torna difícil descartar a correlação como uma coincidência e levanta a questão mais profunda: o que transformou estas antigas zonas enterradas em rochas com minério?

Porque são importantes os carbonatitos

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

Estes magmas têm origem muito abaixo dos continentes, onde pequenos graus de fusão concentram elementos que não se incorporam facilmente nos minerais correntes.

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

Cerca de 67% destas rochas hospedeiras estavam dentro das mesmas zonas antigas, associando os magmas com minério a essa história tectónica profunda.

Alterações no manto profundo

Quando uma placa mergulha sob outra, a subducção - o processo que recicla a crosta no manto - transporta água, carbono e elementos vestigiais para baixo.

Parte desse material volta a subir para a litosfera mantélica sobrejacente, a camada rígida sob os continentes, alterando a sua composição química.

Esta modificação química reduz a temperatura necessária para uma fusão posterior, permitindo a formação de magmas invulgares sem calor extraordinário.

Em vez de produzir 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 desfez a visão simples de causa e efeito, pois a fase de preparação enterrada e o acontecimento que gerou o magma estão frequentemente separados por intervalos imensos.

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

Em alguns casos, o intervalo estendeu-se de milhões de anos até quase 2 mil milhões de anos.

Este atraso separou o antigo condicionamento químico do gatilho posterior, deixando margem para vários caminhos possíveis até à fusão.

Onde aumenta a sobreposição

As correspondências mais densas apareceram em continentes sujeitos a colisões repetidas, sobretudo na América do Norte, na África Austral e na China.

Os blocos estáveis mais antigos, denominados cratões - as partes sobreviventes mais resistentes dos continentes - parecem preservar particularmente bem estas zonas profundas enriquecidas.

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

As zonas ocultas sob o gelo antárctico também poderão enquadrar-se neste padrão, mas estes depósitos continuam difíceis de confirmar.

Porque as plumas perdem importância

As explicações mais antigas favoreciam frequentemente as plumas mantélicas, colunas ascendentes de rocha quente, como a fonte principal destes depósitos.

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

Como o novo mapa associa estes depósitos a antigas zonas onde as placas tectónicas colidiram, enfraquece a ideia de que as plumas ascendentes de rocha quente fizeram a maior parte da preparação.

Isto não exclui as plumas como gatilhos posteriores, mas retira-lhes o papel central.

Gatilhos após longos atrasos

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

A abertura de riftes, a deformação, o calor nas proximidades ou a libertação de pressão podem levar a rocha preparada além do seu ponto de fusão mais baixo.

Quando a fusão começa, os elementos raros concentram-se porque permanecem no líquido em vez de entrarem nos cristais comuns.

Esta sequência explica porque os minérios podem surgir longe de qualquer limite activo de placas e, ainda assim, conservar uma marca mais antiga.

A exploração torna-se mais restrita

Para os exploradores minerais, o estudo fez mais do que explicar rochas antigas, pois reduziu a área de pesquisa global.

Apenas cerca de 35% da crosta continental estava incluída nas zonas férteis cartografadas, mas essas áreas concentravam a maioria dos depósitos.

“Esta investigação mostra que os ingredientes para estes depósitos de minerais críticos foram instalados há muitos milhões ou mesmo milhares de milhões de anos”, afirmou Spandler.

Esta lógica torna a exploração mais orientada, pois os antigos cinturões tectónicos podem permitir que empresas e governos façam levantamentos com menos incerteza.

Limites do mapa

Nem todos os depósitos ficaram dentro das zonas cartografadas, e o modelo deixou deliberadamente de fora vários processos de formação de minério.

A subducção de curta duração, o movimento posterior da crosta, a erosão e as plumas mantélicas podem criar ausências ou ocultar sinais mais antigos.

As regiões-fonte ocultas mais antigas também ultrapassam a janela de 2 mil milhões de anos do mapa, pelo que parte da história profunda permanece invisível.

Mesmo com estas limitações, os testes aleatórios situaram-se dentro das zonas férteis apenas cerca de um terço das vezes, muito abaixo da taxa de correspondência real.

Legado da Terra profunda

As colisões antigas parecem ter carregado os continentes com a composição química adequada, enquanto perturbações mais recentes determinaram quando esses ingredientes enterrados acabaram por fundir.

Reconstruções tectónicas mais precisas poderão delimitar ainda mais estes alvos, sobretudo em regiões cobertas de gelo e em terrenos mais antigos do que aqueles que o mapa actual consegue acompanhar.