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Investigación de la Universidad de Cambridge relaciona depósitos de tierras raras con el grosor de la litosfera, crea un nuevo mapa global para orientar la prospección mineral y gana relevancia en medio de la disputa por insumos usados en smartphones, vehículos eléctricos y turbinas eólicas.
Depósitos de tierras raras pueden ser localizados con más precisión después de que investigadores de la Universidad de Cambridge relacionaran su formación con el grosor de la litosfera, en un estudio publicado en Nature Geoscience el 22 de mayo, con 9.000 muestras de rocas analizadas.
El descubrimiento interesa a cadenas ligadas a smartphones, vehículos eléctricos y turbinas eólicas, tecnologías dependientes de estos elementos. El petróleo sigue siendo central en la matriz energética, pero la transición hacia energía limpia aumenta la presión por minerales críticos, hoy concentrados en pocos proveedores globales.
Nuevo atlas conecta tierras raras con la estructura profunda de los continentes
El equipo liderado por la Dra. Emilie Bowman compiló datos químicos de rocas de varias regiones del planeta y cruzó este conjunto con información sísmica. El objetivo fue entender por qué magmas ricos en CO2, frecuentemente asociados a tierras raras, aparecen en áreas específicas.
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El resultado mostró un patrón geológico consistente. Las rocas no surgen de forma aleatoria. Se concentran en los bordes empinados de áreas continentales antiguas y gruesas, donde la litosfera, capa rígida externa de la Tierra, presenta mayor grosor.
El trabajo transforma una cuestión antes tratada como curiosidad geológica en herramienta de prospección. Rocas ígneas ricas en CO2, durante mucho tiempo vistas como formaciones difíciles de explicar, pasaron a indicar pistas sobre dónde buscar depósitos relevantes.
El profesor Sergei Lebedev, geofísico del proyecto, explicó que ondas sísmicas de terremotos permiten crear una imagen en corte de la litosfera, de modo similar al uso de sonar para identificar características en el fondo del mar.
A partir de este mapeo, los investigadores observaron que el grosor litosférico orienta la ocurrencia de los depósitos. Regiones con litosfera más gruesa funcionan como zonas capaces de concentrar procesos magmáticos específicos, importantes para formar minerales valiosos.
Cómo el petróleo entra en el debate sobre minerales críticos
La investigación no trata de exploración de petróleo, pero ayuda a explicar el cambio de prioridades en la seguridad energética. Mientras petróleo y gas continúan asociados al abastecimiento global, tierras raras son piezas centrales en equipos ligados a la electrificación.
Estos elementos aparecen en tecnologías usadas en el cotidiano y en infraestructura de energía limpia. La dependencia de cadenas externas crea preocupación similar a la observada en combustibles estratégicos, pues la oferta de minerales puede influir en la autonomía industrial y tecnológica.
Litosfera gruesa funciona como trampa geológica
El mecanismo descrito por los investigadores involucra la retención de pequeñas bolsas de roca derretida en las partes profundas de la corteza y del manto litosférico. Bajo núcleos continentales antiguos, la presión elevada y temperaturas menores impiden derretimiento amplio.
En estas condiciones, solo pequeñas porciones de magma se forman. Permanecen atrapadas, absorben gases disueltos, como CO2, y pasan por evolución lenta. Este proceso favorece la concentración gradual de componentes químicos raros.
La formación de depósitos enriquecidos requiere más de una etapa. Tras un primer evento, otro episodio tectónico necesita fundir nuevamente estas rocas, generando magma por segunda vez. Esta secuencia aumenta la concentración de elementos de tierras raras.
El estudio compara diferentes tipos de magmas continentales intraplaca jóvenes, con menos de 200 millones de años. Fueron analizados carbonatitas, kimberlitas, lamproítos olivínicos, lamprófiros ultramáficos, melilititas, nefelinitas, basanitas y basaltos alcalinos y subalcalinos.
Las muestras fueron agrupadas en celdas de 1 grado por 1 grado para reducir distorsiones causadas por regiones más estudiadas. Después, los datos fueron comparados con anomalías de velocidad de ondas de cizallamiento y estimaciones de grosor litosférico.
Estudio cuantifica la relación entre magma y grosor litosférico
El patrón encontrado muestra aumento sistemático del grosor litosférico conforme crece el contenido estimado de CO2 del magma. Basanitas, con menos de 5% en peso de CO2, aparecen en litosfera fina y no cratónica.
Kimberlitas, por otro lado, pueden llegar a menos de 20% en peso de CO2 y se instalan preferentemente en litosfera cratónica gruesa. Estos ambientes también son conocidos por albergar depósitos de diamantes.
Carbonatitas, asociadas a depósitos económicos de fosfato, fluorita, niobio, tántalo, circonio y tierras raras, aparecen en franjas de espesor similares a las de nefelinitas, melilititas y lamprófidos ultramáficos.
La investigación indica que muchos carbonatitas probablemente se forman por inmiscibilidad líquida o cristalización fraccionada a partir de magmas silicatados ricos en CO2. Estos procesos ocurren en la corteza, conforme el magma parental se enfría y cristaliza.
El estudio también señala que los depósitos de tierras raras asociados a carbonatitas tienen una distribución espacial parecida a la de las propias carbonatitas. Esto sugiere que procesos secundarios, como cristalización fraccionada o alteración hidrotermal, pueden desencadenar mineralización económica.
América del Norte muestra aplicación práctica del modelo
La relación entre tipo de magma y espesor litosférico fue ejemplificada en un transecto del cratón norteamericano hasta el corredor Laramide, en el oeste de América del Norte. La región permite observar variaciones de composición y estructura.
En Canadá, el cratón norteamericano de alta velocidad alberga kimberlitas diamantíferos del Cretácico, ligados en parte a la litosfera cratónica gruesa y fuertemente metasomatizada. Más al sur, el corredor Laramide registra otro contexto tectónico.
Este corredor, entre el margen activo de baja velocidad del sur de California y la extensión occidental del cratón en Montana, fue afectado por subducción de bajo ángulo de la placa Farallon entre 88 y 68 millones de años atrás.
La desvolatilización de la placa llevó a la metasomatización de la litosfera continental sobre ella. Posteriormente, retroceso, desprendimiento de la placa subducida y extensión continental favorecieron la fusión parcial de esta litosfera durante el Eoceno-Pleistoceno, produciendo magmas ricos en CO2 en el oeste norteamericano.
A lo largo del transecto, basanitas aparecen preferentemente en litosfera delgada y lenta, cerca del margen activo. Nefelinitas, melilititas y lamprófidos ultramáficos ocurren en litosfera intermedia, más cerca del cratón norteamericano.
Lamproítas y kimberlitas surgen en los márgenes del cratón, y los kimberlitas avanzan hacia áreas internas más gruesas y sísmicamente rápidas de Canadá. La secuencia refuerza el uso del espesor litosférico como indicador predictivo.
Próximo paso apunta a rocas con más de 200 millones de años
El nuevo atlas tiene un límite temporal claro. El análisis se concentró en magmas jóvenes, posteriores a la fragmentación de Pangea, para reducir efectos de cambios tectónicos antiguos y facilitar la comparación con estimaciones modernas de la litosfera.
Los investigadores indican que el próximo desafío es investigar rocas con más de 200 millones de años. La tarea es compleja porque los continentes se fragmentaron, colisionaron y reorganizaron a lo largo del tiempo, borrando parte de las pistas geológicas.
Esta etapa importa porque algunos de los mayores depósitos conocidos de tierras raras, como Bayan Obo, Mountain Pass y Mount Weld, se formaron hace más de 200 millones de años. Entender si la relación observada cambió en el tiempo puede ampliar el alcance del modelo.
La investigación ofrece poder predictivo sobre dónde rocas ricas en CO2 y depósitos asociados pueden formarse. Para países que buscan reducir dependencia externa, la ganancia está en orientar la exploración mineral con base en evidencias geológicas globales, para tecnologías limpias futuras.
Resumen del estudio: Publicado en la revista Nature Geoscience el 22 de mayo, el estudio de la Universidad de Cambridge analizó cerca de 9.000 muestras de rocas y datos sísmicos para entender dónde se forman magmas ricos en CO2, frecuentemente asociados a depósitos de tierras raras. La investigación identificó que estos depósitos no aparecen al azar: tienden a ocurrir en los bordes de regiones continentales antiguas y gruesas, donde la litosfera funciona como una especie de trampa geológica. El trabajo crea un “nuevo atlas” predictivo para orientar la búsqueda de minerales críticos usados en tecnologías como vehículos eléctricos, turbinas eólicas y smartphones.
Este artículo fue elaborado con base en información divulgada por Nature Geoscience y IE. El contenido contó con apoyo de herramientas de IA en la organización editorial y pasó por revisión humana antes de la publicación.
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