Vulcões extintos são particularmente difíceis de investigar - afinal, não há como observá-los em erupção. Com uma técnica experimental pouco comum, conseguimos reproduzir em laboratório um tipo específico de vulcão extinto e, assim, entender melhor o magma que ele gera.
Nossos resultados indicam que alguns magmas raros são surpreendentemente eficazes em concentrar elementos terras raras. Trata-se de um grupo de metais indispensável para várias indústrias de alta tecnologia, como a fabricação de ímanes usados em veículos elétricos e turbinas eólicas.
A procura por terras raras cresce rapidamente à medida que a sociedade reduz o uso de combustíveis fósseis e eletrifica a geração e o transporte de energia. Apesar do nome, as terras raras não são exatamente “raras”. O principal obstáculo é encontrar rochas em que esses metais estejam concentrados o suficiente para tornar a extração economicamente viável.
Nosso novo estudo, publicado na revista Cartas de Perspectivas Geoquímicas, indica que determinados vulcões extintos são um ótimo lugar para procurar.
Magma rico em ferro em vulcões extintos
Existe um tipo intrigante de magma com quantidades incomumente elevadas de ferro. Ele é tão raro que não há registo, na história documentada, de erupções envolvendo esse tipo de magma.
Por isso, ele é conhecido apenas a partir de vulcões extintos que estiveram ativos há muitos milhões de anos.
O exemplo mais famoso desse tipo de vulcão é El Laco, no Chile. Outro caso de destaque é Kiruna, na Suécia, explorado como mina de minério de ferro por muitas décadas. No ano passado, a empresa operadora LKAB anunciou Kiruna como o maior recurso de terras raras da Europa.
A descoberta em Kiruna levou nós (e muitas outras pessoas) a questionar por que existiria um recurso de terras raras numa mina de ferro de origem vulcânica. Já conhecemos diversos outros tipos de rochas com terras raras - e nenhuma delas se parece com Kiruna e com outros vulcões extintos ricos em ferro.
Seria isso apenas uma coincidência geológica, ou haveria algo inerente aos magmas ricos em ferro que também os torna ricos em terras raras? Afinal, muitos desses vulcões extintos ricos em ferro já eram conhecidos, mas ninguém havia se dado ao trabalho de verificar se eles também continham um recurso de terras raras.
Além disso, rochas ricas em ferro costumam ser fáceis de identificar por causa do seu forte sinal magnético, apesar de serem raras. Será que deveriam entrar na lista de alvos de quem explora terras raras?
Recriando o vulcanismo dentro de uma “garrafa”
Para testar essa hipótese, utilizámos uma máquina chamada cilindro de pistão. Colocámos material sintético, semelhante ao de rochas e magmas vulcânicos, em pequenas cápsulas - ou “garrafas” - feitas de metais nobres, como platina.
Em seguida, submetemos essas cápsulas a pressões equivalentes a profundidades de 15 quilómetros na crosta terrestre e as aquecemos até 1.100°C, derretendo o material até virar um líquido.
Nessas condições extremas, observámos que o magma rico em ferro existe como bolhas dentro de um tipo mais comum de magma, conhecido praticamente em todos os vulcões ativos modernos. O magma rico em ferro absorve terras raras do líquido ao seu redor.
Essas bolhas ricas em ferro têm densidade e viscosidade diferentes e acabam se separando do ambiente mais pobre em ferro - de forma semelhante ao que acontece quando água e óleo são misturados e, com o tempo, se dividem em camadas distintas.
Os magmas ricos em ferro capturam terras raras com tanta eficiência que seus teores desses elementos ficam quase 200 vezes maiores do que os dos magmas “regulares” ao redor.
Isso indica que a descoberta em Kiruna não foi um acaso: é algo que podemos esperar da maioria - se não de todos - os vulcões ricos em ferro.
Por que precisamos de mais depósitos de terras raras?
A produção de elementos terras raras está concentrada em apenas alguns países - principalmente na China, além dos Estados Unidos, de Myanmar e da Austrália.
Por isso, as terras raras são classificadas como “minerais críticos”: têm usos importantes, mas enfrentam risco na cadeia de fornecimento por fatores geopolíticos.
Com a forte alta na procura por terras raras, houve investimento significativo em investigação e prospeção de depósitos adicionais. Quanto mais depósitos forem conhecidos, melhor a indústria consegue escolher aqueles que oferecerão terras raras com o menor custo financeiro, ambiental e social.
Vulcões extintos ricos em ferro frequentemente são explorados como minas de minério de ferro. Nossos resultados sugerem que minas já existentes nesses locais podem, potencialmente, ser adaptadas para também produzir terras raras.
Isso seria um desfecho positivo - uma operação de mineração em funcionamento ganharia valor adicional. Em alguns casos, rejeitos de mineração podem ser reprocessados para extrair esses metais críticos.
Com isso, talvez nem seja necessário abrir novas minas de elementos terras raras, evitando perturbações desnecessárias em ambientes naturais.
Michael Anenburg, Pesquisador em Ciências da Terra, Universidade Nacional da Austrália
Este artigo foi republicado a partir de A Conversa sob uma licença CC. Leia o artigo original.
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