Los depósitos de tierras raras se alinean con antiguas zonas de colisión enterradas

Un estudio reciente concluye que la mayoría de los depósitos de tierras raras -fuentes de metales imprescindibles para la electrónica y las tecnologías de energía limpia- se localizan sobre antiguas zonas de colisión enterradas. Esas franjas se originaron donde, en el pasado, placas tectónicas chocaron y se hundieron a gran profundidad bajo los continentes.

Este resultado replantea el mapa minero actual como una huella superficial de transformaciones tectónicas profundas establecidas mucho antes de que procesos de fusión posteriores generasen menas explotables.

Huellas tectónicas enterradas y depósitos de tierras raras

Al comparar continentes reconstruidos, las coincidencias más nítidas aparecieron en lugares donde colisiones de placas prolongadas presionaron contra los bordes continentales y dejaron zonas químicamente modificadas en profundidad.

Siguiendo esas regiones enterradas a lo largo del tiempo, Carl Spandler, profesor de la Universidad de Adelaida, y su equipo registraron el mismo patrón en 412 emplazamientos cartografiados.

Según sus resultados, alrededor de 29 millones de millas cuadradas (75 millones de km²) de corteza continental se sitúan por encima de estas regiones profundas alteradas. La mayor concentración se observó allí donde se solapan varios cinturones antiguos.

Ese grado de agrupamiento dificulta atribuir la relación a una simple casualidad y conduce a la cuestión de fondo: ¿qué convirtió esas viejas zonas sepultadas en rocas portadoras de mena?

Por qué importan las carbonatitas

Muchos de los depósitos de tierras raras más ricos se alojan en carbonatitas, raras rocas ígneas con abundantes minerales carbonatados, y no en lavas habituales.

Estos magmas se originan a gran profundidad bajo los continentes, donde pequeños porcentajes de fusión concentran elementos que encajan mal en los minerales comunes.

Trabajos del U.S. Geological Survey (USGS) las describen desde la década de 1960 como la principal fuente de elementos de tierras raras ligeras.

Aproximadamente el 67% de esas rocas encajantes se encontraba dentro de las mismas zonas antiguas, lo que vincula los magmas portadores de mena con esa historia tectónica profunda.

Cambios profundos en el manto

Cuando una placa se hunde bajo otra, la subducción -el proceso que recicla corteza hacia el manto- transporta agua, carbono y elementos traza a profundidad.

Parte de ese material puede ascender de nuevo hacia la litosfera del manto suprayacente, la envoltura rígida bajo los continentes, y modificar su química.

Esa “sobrescritura” química reduce la temperatura necesaria para que más tarde se produzca fusión, de modo que puedan generarse magmas inusuales sin requerir un calor extraordinario.

En lugar de formar mena de inmediato, la etapa de colisión parece cargar la corteza profunda con ingredientes que pueden permanecer allí durante periodos muy largos.

El problema del momento de formación

La cronología rompió una lectura sencilla de causa y efecto, porque la fase de “preparación” enterrada y el episodio que genera magma a menudo están separadas por intervalos enormes.

“Este desfase temporal es uno de los aspectos más sorprendentes de nuestros hallazgos”, dijo Spandler.

En algunos casos, la distancia temporal iba desde millones de años hasta casi 2.000 millones de años.

Esa demora separó el antiguo “cebado” químico del detonante posterior, dejando espacio a varias vías posibles para que se iniciara la fusión.

Donde aumenta el solapamiento

Las coincidencias más densas se identificaron en continentes con colisiones repetidas, en especial en Norteamérica, el sur de África y China.

Los bloques estables más antiguos, llamados cratones -las partes más resistentes que han sobrevivido de los continentes-, parecen conservar especialmente bien esas zonas profundas enriquecidas.

En torno al 85% de las regiones fértiles cartografiadas se solapaba entre sí, señal de que varios episodios antiguos fueron acumulando sus efectos.

Áreas ocultas bajo el hielo de la Antártida podrían encajar también en el patrón, aunque esos depósitos siguen siendo difíciles de confirmar.

Por qué las plumas pierden peso

Las explicaciones anteriores solían favorecer a las plumas del manto, columnas ascendentes de roca caliente, como el origen principal de estos depósitos.

Sin embargo, muchas carbonatitas -las raras rocas volcánicas que alojan la mayoría de los depósitos de tierras raras- no muestran una relación clara con esas fuentes de calor, y su química apunta a una formación a temperaturas más bajas.

Dado que el nuevo mapa alinea estos depósitos con antiguas zonas donde las placas tectónicas colisionaron, se debilita la idea de que las plumas ascendentes de roca caliente hicieran la mayor parte de la “preparación”.

Esto no descarta que las plumas actúen como detonantes tardíos, pero las aparta del papel protagonista.

Detonantes tras largos retrasos

Aun así, debía producirse una perturbación posterior, porque un manto enriquecido no se funde por sí solo hasta convertirse en un depósito.

Un rift, la deformación, el calor cercano o la liberación de presión pueden empujar la roca “preparada” más allá de su punto de fusión ya rebajado.

Una vez que la fusión arranca, los elementos raros se concentran porque permanecen en el líquido en lugar de incorporarse a cristales comunes.

Esta secuencia ayuda a explicar por qué las menas pueden aparecer lejos de cualquier límite de placa activo y, aun así, conservar una huella más antigua.

La exploración se vuelve más precisa

Para quienes exploran minerales, el estudio hizo algo más que aclarar rocas antiguas: también redujo el área de búsqueda a escala global.

Solo alrededor del 35% de la corteza continental quedaba dentro de las zonas fértiles cartografiadas, y aun así esas áreas albergaban la mayoría de los depósitos.

“Esta investigación muestra que los ingredientes de estos depósitos minerales críticos se colocaron hace muchos millones e incluso miles de millones de años”, dijo Spandler.

Con esa lógica, la exploración puede orientarse mejor, porque los antiguos cinturones tectónicos podrían permitir a empresas y gobiernos prospectar con menos incertidumbre.

Límites del mapa

No todos los depósitos cayeron dentro de las zonas cartografiadas, y el modelo dejó deliberadamente fuera del encuadre varios procesos de formación de mena.

La subducción de corta duración, movimientos posteriores de la corteza, la erosión y las plumas del manto podrían provocar “fallos” o enmascarar señales antiguas.

Además, las regiones fuente más antiguas se extienden más allá de la ventana de 2.000 millones de años del mapa, por lo que parte de la historia profunda permanece oculta.

Incluso con esas limitaciones, las pruebas aleatorias solo daban dentro de zonas fértiles cerca de un tercio de las veces, muy por debajo de la tasa real de coincidencia.

Legado de la Tierra profunda

Las colisiones antiguas parecen haber dotado a los continentes de la química adecuada, mientras que las perturbaciones más jóvenes decidieron cuándo esos ingredientes enterrados terminaron por fundirse.

Reconstrucciones tectónicas más finas podrían estrechar aún más esos objetivos, sobre todo en regiones cubiertas por hielo y en terrenos más antiguos de lo que el mapa actual puede seguir.