Pe măsură ce statele lumii caută să își asigure independența față de importurile dominante din Asia, capacitatea de a prezice locația elementelor esențiale pentru vehicule electrice, turbine eoliene și smartphone-uri devine o miză geostrategică majoră.
Echipa internațională, condusă de oameni de știință de la Departamentul de Științe ale Pământului al Universității din Cambridge, a constatat că aceste roci magmatice bogate în pământuri rare sunt strâns asociate cu variațiile litosferei — învelișul exterior rigid al planetei. Concluziile sugerează că litosfera groasă joacă un rol major în formarea tipurilor de roci capabile să concentreze metale valoroase de-a lungul timpului.
Studiul, publicat în jurnalul ştiinţific Nature Geoscience, ar putea ajuta oamenii de știință să identifice noi zăcăminte de pământuri rare la nivel global.
Deși denumirea lor sugerează altceva, elementele de pământuri rare (precum neodimul sau disprosiul) se găsesc destul de frecvent în scoarța terestră. Dificultatea majoră nu constă în prezența lor, ci în faptul că arareori se concentrează în zăcăminte suficient de dense pentru a fi exploatabile economic.
„Cercetarea noastră începe să ofere un fel de capacitate de predicție a locurilor în care ne putem aștepta să se formeze aceste roci și, prin extensie, zăcămintele de pământuri rare asociate acestora”, a declarat dr. Emilie Bowman, autoarea principală a studiului de la Departamentul de Științe ale Pământului din Cambridge.
Elementele de pământuri rare sunt componente esențiale în numeroase tehnologii moderne, inclusiv în smartphone-uri, vehicule electrice și turbine eoliene. Pe măsură ce cererea pentru tehnologii de energie curată crește, tot mai multe state caută surse interne sigure, în loc să depindă în mare măsură de importurile din China.
Descoperirea echipei de la Cambridge vine într-un moment critic pentru Europa, care importă în prezent 98% din aceste metale critice din China. Validarea unor astfel de hărți seismice ar putea accelera masiv explorările pe continentul nostru – de la recentul mega-zăcământ descoperit anul trecut la Kiruna, în Suedia, și până la evaluarea formațiunilor magmatice atipice din România, precum controversatul masiv alcalin de la Ditrău (județul Harghita), recunoscut pentru potențialul său de pământuri rare.
Pentru a înțelege scara uriașă a acestei dependențe: o singură turbină eoliană offshore necesită până la o tonă de magneți permanenți din pământuri rare (precum neodimul), în timp ce motorul unui singur vehicul electric folosește aproximativ 1-3 kilograme. Fără aceste zăcăminte ascunse, tranziția globală spre energia verde este fizic imposibilă.
Unde se găsesc zăcămintele de pământuri rare pe Glob?
Oamenii de știință au încercat multă vreme să înțeleagă de ce zăcămintele de pământuri rare apar în anumite regiuni, dar nu și în altele.
„Există un interes științific semnificativ pentru a afla de ce zăcămintele de pământuri rare se formează acolo unde se formează”, a declarat profesoara Sally Gibson, autoarea principală a studiului de la Cambridge Earth Sciences, care coordonează în prezent un proiect de cercetare de 1 milion de lire sterline dedicat acestui subiect, citată de publicaţia Science Daily.
Majoritatea studiilor anterioare au analizat zăcăminte individuale sau regiuni specifice. Cercetarea de față, în schimb, a abordat problema la scară globală, explorând totodată procesele care au loc adânc sub suprafața Pământului.
Pentru a realiza studiul, Bowman a compilat informații chimice provenite din aproximativ 9.000 de probe de roci magmatice colectate la nivel mondial. Toate rocile erau îmbogățite cu CO2 dizolvat, un ingredient important care crește probabilitatea concentrării elementelor de pământuri rare.
„Până relativ recent, acest subset de roci magmatice era considerat doar o curiozitate. Geologii le colectau cu avânt; studenții erau nedumeriți de ele în cadrul cursurilor practice. Dar, în ultimii ani, au devenit foarte relevante.”, a explicat Gibson.
Multe dintre aceste roci sunt extrem de neobișnuite și au fost identificate inițial în secolul al XIX-lea și la începutul secolului al XX-lea. Denumirile lor provin adesea de la locurile în care au fost descoperite sau de la mineralele ciudate pe care le conțineau.
„Terminologia este atât de vastă încât ai putea aproape să creezi o nouă limbă din aceste denumiri de roci. Acest lucru, împreună cu complexitatea lor științifică, a adăugat confuzie, iar oamenii au avut tendința să se îndepărteze de ele.”, a spus Gibson.
Rolul undelor seismice în cartografierea litosferei străvechi
Cercetătorii au combinat baza de date a rocilor cu imagini seismice detaliate ale interiorului Pământului. Folosind undele seismice, echipa a reușit să cartografieze grosimea și structura litosferei de sub diferite continente.
„Folosind undele seismice generate de cutremure, putem crea o imagine secțională a litosferei, la fel cum un sonar poate identifica caracteristicile fundului mării. Din această cartografiere putem observa că grosimea litosferei joacă un rol determinant în localizarea acestor zăcăminte.”, a explicat profesorul Sergei Lebedev, un geofizician implicat în studiu.
Oamenii de știință au constatat că rocile cu compoziția chimică potrivită pentru îmbogățirea cu pământuri rare se regăsesc în principal de-a lungul marginilor abrupte ale litosferei celei mai groase și mai vechi a Pământului.
„A trebuit să punem cap la cap aceste două piese ale puzzle-ului, compoziția chimică a rocilor și datele seismice, pentru a face legătura. Rocile cu compoziția chimică potrivită pentru îmbogățire se găsesc doar în locuri foarte specifice, în principal de-a lungul marginilor abrupte ale litosferei celei mai groase și mai vechi a Pământului.”, a spus Gibson.
Cum se formează încet zăcămintele de pământuri rare în adâncuri
Potrivit cercetătorilor, litosfera groasă menține rocile mantalei sub presiune ridicată și în condiții relativ reci, limitând gradul de topire. În aceste condiții, doar cantități mici de magmă se formează în adâncuri.
Aceste buzunare de magmă rămân adesea captive sub litosferă, unde se răcesc lent și se solidifică în roci magmatice bogate în CO2. Evenimente geologice ulterioare pot topi parțial, din nou, aceste roci, permițând elementelor de pământuri rare să se concentreze și mai mult în timp, până când se formează, în cele din urmă, zăcăminte valoroase din punct de vedere economic.
Spre deosebire de aur, care tinde să se adune vizibil în filoane sau pepite, pământurile rare sunt extrem de „sociabile” din punct de vedere chimic și se împrăștie uniform în scoarța terestră. Ele nu sunt de fapt rare – depășesc ca volum rezervele de argint sau plumb ale planetei – dar sunt incredibil de greu de găsit în stare concentrată. Doar acest proces unic de „fierbere la foc mic” sub presiunea uriașă a litosferei vechi reușește să forțeze aceste metale să se adune în cantități exploatabile.
Echipa intenționează acum să își extindă cercetarea pentru a include roci mai vechi de 200 de milioane de ani, care găzduiesc multe dintre principalele mine și zăcăminte de pământuri rare din lume.
„Pentru această lucrare, ne-am concentrat inițial pe zăcămintele care s-au format după fazele principale de rupere a marilor continente ale Pământului. Acum că am stabilit că acest comportament sistematic există, putem merge mai departe în timp. Va fi mai dificil, dar am speranța că acesta va fi un pas cheie în prezicerea apariției minereurilor.”, a spus Gibson.
Aceasta a explicat că activitatea geologică, precum formarea munților și ruperea continentală, a perturbat multe dintre rocile mai vechi, făcându-le mai dificil de analizat. Validarea acestei metode predictive ar putea redesena harta globală a resurselor critice, deschizând drumul către identificarea unor noi zăcăminte de pământuri rare exact în rocile magmatice neglijate de generațiile anterioare de geologi.
Ce s-a mai descoperit în Știință?
Oamenii care par buni vânători-culegători sunt preferați ca prieteni, arată un studiu
O grăsime alimentară obișnuită poate favoriza diabetul de tip 2, în timp ce alta ajută la combaterea lui
De ce aceeași leziune a ADN-ului provoacă cancer doar la unele persoane — genele moștenite ar putea explica diferența
Un nou aliaj, de până la 10 ori mai rezistent decât oțelul, se îndoaie în loc să crape. Care este utilitatea sa
