Vulcões ricos em ferro podem ser locais privilegiados para encontrar altas concentrações de elementos de terras raras. Experimentos de laboratório recentes demonstraram que quando magmas ricos em ferro sofrem pressões e temperaturas vulcânicas, o depósito de óxido de ferro-apatita (IOA) resultante se separa em dois fundidos não misturáveis, um dos quais é altamente enriquecido em elementos de terras raras (REEs).
“O conteúdo de elementos de terras raras pode ser cerca de 200 vezes maior do que nos fundidos ricos em silicato”, disse Shengchao Yanestudante de doutorado no Instituto de Geologia e Geofísica da Academia Chinesa de Ciências e pesquisador principal dos novos experimentos.
A pesquisa, publicada em Cartas de Perspectivas Geoquímicasapoia a ideia de que os depósitos de óxido de ferro e apatite, um mineral de fosfato de ferro extraído globalmente pelo seu ferro, poderiam ser alvos valiosos para a exploração de REE.
Não é raro, mas é difícil de minerar
Os elementos de terras raras, a série dos lantanídeos, bem como o ítrio e o escândio, são fundamentais para uma transição de energia verde porque são necessários para a produção de ímãs para veículos elétricos e turbinas eólicas, painéis solares e baterias de armazenamento. Com a crescente demanda de abordar crise climáticaas economias de todo o mundo enfrentam um aumento da demanda por REEs.
Mas a oferta é difícil de encontrar. Apesar do nome, REEs não são raros. Esses metais existem em todo o mundo mas são frequentemente encontrados em pequenas concentrações ou estão bloqueados em outros minerais. Isto torna a extracção de REE económica e ambientalmente insustentável para a maioria dos países. Atualmente, 63% da mineração de REE do mundo ocorre na China.
No entanto, rochas enriquecidas em REE foram encontradas inesperadamente em minas de ferro em Kiruna, Suécia; El Lacó, Chile; e em outro lugar. O enriquecimento facilita a extração desses REEs.
Essas minas estão localizadas em vulcões extintos ricos em ferro que possuem grandes depósitos de IOA.
“Em muitos casos, quando encontramos elementos de terras raras ou metais em geral, os encontramos por acidente”, explicou Michael Anenburgpetrologista experimental da Australian National University em Canberra e co-autor da nova pesquisa. "Essas minas estão extraindo óxido de ferro. Elas estão extraindo magnetita. Elas nunca olharam [to see] se eles ainda têm algum elemento de terras raras."
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A descoberta de REEs concentrados dentro dos depósitos IOA levou mineração especialistas e geólogos perguntem: "Isso foi apenas por acidente ou há algo nesses magmas que os torna daquela forma?" Anenburg disse.
Explorar as possíveis condições sob as quais o REEs se separaram e se concentraram nos depósitos do IOA, os pesquisadores submeteram misturas magmáticas a pressões e temperaturas vulcânicas em laboratório. Eles observaram que, nessas condições, os magmas se separaram em dois componentes não miscíveis ou imiscíveis: um fundido de fosfato de ferro (FeP) e um fundido de silicato.
Os REEs concentraram-se mais fortemente no fundido de fosfato de ferro do que no fundido rico em silicato, disse Yan, e os REEs mais leves concentraram-se mais fortemente do que os mais pesados. O fundido de FeP foi enriquecido em lantânio, o mais leve da série dos lantanídeos, cerca de 200 vezes mais do que o silicato, e o lutécio, o lantanídeo mais pesado, foi enriquecido cerca de 100 vezes mais. (O ítrio e o escândio, os REEs não lantanídeos mais leves, inexplicavelmente não seguiram esta tendência.)
Potencial inexplorado
Embora esses experimentos sejam não é o primeiro a mostrar que os IOAs são ricos em elementos de terras raras, eles podem ajudar os geólogos a compreender um mecanismo pelo qual esses fundidos se tornam enriquecidos.
"No geral, acho que é uma contribuição fantasticamente útil e lança uma luz notável sobre o debatido processo de gênese do IOA e, em particular, o processo e a extensão do enriquecimento de REE nesta enigmática classe de depósitos", Tobias Kellerescreveu um geoquímico computacional da Universidade de Glasgow, na Escócia, que não esteve envolvido na pesquisa, por e-mail.
Esses experimentos acrescentam peso à hipótese de uma origem vulcânica para os depósitos de IOA, explicou Keller, e fornecem "uma confirmação notável de que a partição de REE entre esses pares de líquidos imiscíveis favorece fortemente o derretimento rico em FeP". Esta pesquisa ajuda a explicar a ocorrência de apatita enriquecida com REE em Kiruna, Suécia, acrescentou Keller. Mas a forma como estes fundidos distintos formam corpos separados de magnetita rica em ferro e apatita rica em REE ainda é um mistério, escreveu ele.
Os vulcões ricos em ferro sobre os quais são encontrados depósitos de IOA estão agora extintos, observou Yan. Ao modelar vulcões ricos em ferro ao longo da sua evolução, ele disse que espera explorar como o enriquecimento de REE pode ter mudado ao longo da história da Terra.
“Podemos tentar encontrar as condições ideais de formação dos depósitos, para que as pessoas possam reduzir ou restringir a localização de exploração desses depósitos”, disse Yan.
“Elementos de terras raras são metais críticos”, disse Anenburg. Um país pode não precisar de uma grande oferta agora, mas a procura global só continuará a crescer. Saber se uma mina de ferro ativa assim como pode ser uma fonte inexplorada de REE poderia render dividendos no futuro.
“É uma situação em que todos ganham”, disse ele, “porque a empresa obtém mais valor do material que está extraindo de qualquer maneira. E então o meio ambiente ganha, porque não precisamos abrir um novo buraco no solo”.
Este artigo foi publicado originalmente em Eos.org. Leia o artigo original.