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Pesquisa da Universidade de Cambridge relaciona depósitos de terras raras à espessura da litosfera, cria um novo mapa global para orientar prospecção mineral e ganha relevância em meio à disputa por insumos usados em smartphones, veículos elétricos e turbinas eólicas.
Depósitos de terras raras podem ser localizados com mais precisão após pesquisadores da Universidade de Cambridge relacionarem sua formação à espessura da litosfera, em estudo publicado na Nature Geoscience em 22 de maio, com 9.000 amostras de rochas analisadas.
A descoberta interessa a cadeias ligadas a smartphones, veículos elétricos e turbinas eólicas, tecnologias dependentes desses elementos. O petróleo segue central na matriz energética, mas a transição para energia limpa aumenta a pressão por minerais críticos, hoje concentrados em poucos fornecedores globais.
Novo atlas liga terras raras à estrutura profunda dos continentes
A equipe liderada pela Dra. Emilie Bowman compilou dados químicos de rochas de várias regiões do planeta e cruzou esse conjunto com informações sísmicas. O objetivo foi entender por que magmas ricos em CO2, frequentemente associados a terras raras, aparecem em áreas específicas.
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O resultado mostrou um padrão geológico consistente. As rochas não surgem de forma aleatória. Elas se concentram nas bordas íngremes de áreas continentais antigas e espessas, onde a litosfera, camada rígida externa da Terra, apresenta maior espessura.
O trabalho transforma uma questão antes tratada como curiosidade geológica em ferramenta de prospecção. Rochas ígneas ricas em CO2, durante muito tempo vistas como formações difíceis de explicar, passaram a indicar pistas sobre onde procurar depósitos relevantes.
O professor Sergei Lebedev, geofísico do projeto, explicou que ondas sísmicas de terremotos permitem criar uma imagem em corte da litosfera, de modo semelhante ao uso de sonar para identificar características no fundo do mar.
A partir desse mapeamento, os pesquisadores observaram que a espessura litosférica orienta a ocorrência dos depósitos. Regiões com litosfera mais espessa funcionam como zonas capazes de concentrar processos magmáticos específicos, importantes para formar minerais valiosos.
Como o petróleo entra no debate sobre minerais críticos
A pesquisa não trata de exploração de petróleo, mas ajuda a explicar a mudança de prioridades na segurança energética. Enquanto petróleo e gás continuam associados ao abastecimento global, terras raras são peças centrais em equipamentos ligados à eletrificação.
Esses elementos aparecem em tecnologias usadas no cotidiano e em infraestrutura de energia limpa. A dependência de cadeias externas cria preocupação semelhante à observada em combustíveis estratégicos, pois a oferta de minerais pode influenciar autonomia industrial e tecnológica.
Litosfera espessa funciona como armadilha geológica
O mecanismo descrito pelos pesquisadores envolve a retenção de pequenas bolsas de rocha derretida nas partes profundas da crosta e do manto litosférico. Sob núcleos continentais antigos, a pressão elevada e temperaturas menores impedem derretimento amplo.
Nessas condições, apenas pequenas porções de magma se formam. Elas permanecem presas, absorvem gases dissolvidos, como CO2, e passam por evolução lenta. Esse processo favorece a concentração gradual de componentes químicos raros.
A formação de depósitos enriquecidos exige mais de uma etapa. Após um primeiro evento, outro episódio tectônico precisa fundir novamente essas rochas, gerando magma pela segunda vez. Essa sequência aumenta a concentração de elementos de terras raras.
O estudo compara diferentes tipos de magmas continentais intraplaca jovens, com menos de 200 milhões de anos. Foram analisados carbonatitos, kimberlitos, lamproítos olivínicos, lamprófiros ultramáficos, melilititos, nefelinitos, basanitos e basaltos alcalinos e subalcalinos.
As amostras foram agrupadas em células de 1 grau por 1 grau para reduzir distorções causadas por regiões mais estudadas. Depois, os dados foram comparados com anomalias de velocidade de ondas de cisalhamento e estimativas de espessura litosférica.
Estudo quantifica a relação entre magma e espessura litosférica
O padrão encontrado mostra aumento sistemático da espessura litosférica conforme cresce o teor estimado de CO2 do magma. Basanitos, com menos de 5% em peso de CO2, aparecem em litosfera fina e não cratônica.
Kimberlitos, por outro lado, podem chegar a menos de 20% em peso de CO2 e se instalam preferencialmente em litosfera cratônica espessa. Esses ambientes também são conhecidos por abrigar depósitos de diamantes.
Carbonatitos, associados a depósitos econômicos de fosfato, fluorita, nióbio, tântalo, zircônio e terras raras, aparecem em faixas de espessura semelhantes às de nefelinitos, melilititos e lamprófiros ultramáficos.
A pesquisa indica que muitos carbonatitos provavelmente se formam por imiscibilidade líquida ou cristalização fracionada a partir de magmas silicáticos ricos em CO2. Esses processos ocorrem na crosta, conforme o magma parental esfria e cristaliza.
O estudo também aponta que depósitos de terras raras associados a carbonatitos têm distribuição espacial parecida com a dos próprios carbonatitos. Isso sugere que processos secundários, como cristalização fracionada ou alteração hidrotermal, podem acionar mineralização econômica.
América do Norte mostra aplicação prática do modelo
A relação entre tipo de magma e espessura litosférica foi exemplificada em um transecto do cráton norte-americano até o corredor Laramide, no oeste da América do Norte. A região permite observar variações de composição e estrutura.
No Canadá, o cráton norte-americano de alta velocidade abriga kimberlitos diamantíferos do Cretáceo, ligados em parte à litosfera cratônica espessa e fortemente metasomatizada. Mais ao sul, o corredor Laramide registra outro contexto tectônico.
Esse corredor, entre a margem ativa de baixa velocidade do sul da Califórnia e a extensão ocidental do cráton em Montana, foi afetado por subducção de baixo ângulo da placa Farallon entre 88 e 68 milhões de anos atrás.
A desvolatilização da placa levou à metasomatização da litosfera continental acima dela. Posteriormente, recuo, destacamento da placa subductada e extensão continental favoreceram fusão parcial dessa litosfera durante o Eoceno-Pleistoceno, produzindo magmas ricos em CO2 no oeste norte-americano.
Ao longo do transecto, basanitos aparecem preferencialmente em litosfera fina e lenta, próxima à margem ativa. Nefelinitos, melilititos e lamprófiros ultramáficos ocorrem em litosfera intermediária, mais perto do cráton norte-americano.
Lamproítos e kimberlitos surgem nas margens do cráton, e os kimberlitos avançam para áreas internas mais espessas e sísmicamente rápidas do Canadá. A sequência reforça o uso da espessura litosférica como indicador preditivo.
Próximo passo mira rochas com mais de 200 milhões de anos
O novo atlas tem limite temporal claro. A análise concentrou-se em magmas jovens, posteriores à fragmentação da Pangeia, para reduzir efeitos de mudanças tectônicas antigas e facilitar comparação com estimativas modernas da litosfera.
Os pesquisadores indicam que o próximo desafio é investigar rochas com mais de 200 milhões de anos. A tarefa é complexa porque continentes se fragmentaram, colidiram e reorganizaram ao longo do tempo, apagando parte das pistas geológicas.
Essa etapa importa porque alguns dos maiores depósitos conhecidos de terras raras, como Bayan Obo, Mountain Pass e Mount Weld, formaram-se há mais de 200 milhões de anos. Entender se a relação observada mudou no tempo pode ampliar o alcance do modelo.
A pesquisa oferece poder preditivo sobre onde rochas ricas em CO2 e depósitos associados podem se formar. Para países que buscam reduzir dependência externa, o ganho está em orientar a exploração mineral com base em evidências geológicas globais, para tecnologias limpas futuras.
Resumo do estudo: Publicado na revista Nature Geoscience em 22 de maio, o estudo da Universidade de Cambridge analisou cerca de 9.000 amostras de rochas e dados sísmicos para entender onde se formam magmas ricos em CO2, frequentemente associados a depósitos de terras raras. A pesquisa identificou que esses depósitos não aparecem ao acaso: eles tendem a ocorrer nas bordas de regiões continentais antigas e espessas, onde a litosfera funciona como uma espécie de armadilha geológica. O trabalho cria um “novo atlas” preditivo para orientar a busca por minerais críticos usados em tecnologias como veículos elétricos, turbinas eólicas e smartphones.
Este artigo foi elaborado com base em informações divulgadas pelo Nature Geoscience e IE. O conteúdo contou com apoio de ferramentas de IA na organização editorial e passou por revisão humana antes da publicação.
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