El misterioso magma rico en hierro sepultado en volcanes muertos podría ser una rica fuente de elementos de tierras raras
Los experimentos muestran cómo las concentraciones de elementos de tierras raras, fundamentales para la transición a la energía verde, podrían estar ocultas a plena vista en depósitos ricos en hierro en todo el mundo.
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Los volcanes ricos en hierro podrían ser lugares privilegiados para encontrar altas concentraciones de elementos de tierras raras. Experimentos de laboratorio recientes han demostrado que cuando los magmas ricos en hierro experimentan presiones y temperaturas volcánicas, el depósito de óxido de hierro-apatita (IOA) resultante se separa en dos masas fundidas que no se pueden mezclar, una de las cuales está altamente enriquecida en elementos de tierras raras (REE).
"El contenido de elementos de tierras raras puede ser cerca de 200 veces mayor que en los fundidos ricos en silicatos", dijo Shengchao Yan, estudiante de doctorado en el Instituto de Geología y Geofísica de la Academia China de Ciencias y director investigador de los nuevos experimentos.
La investigación, publicada en Geochemical Perspectives Letters, respalda la idea de que los depósitos de óxido de hierro y apatita, un mineral de fosfato de hierro extraído a nivel mundial por su hierro, podrían ser ricos objetivos para la exploración de REE.
No es raro, pero es difícil de conseguir.
Los elementos de tierras raras, la serie de los lantánidos, así como el itrio y el escandio, son clave para una transición energética verde porque son necesarios para producir imanes para vehículos eléctricos y turbinas eólicas, paneles solares y baterías de almacenamiento. Con la creciente necesidad de abordar la crisis climática, las economías de todo el mundo enfrentan una demanda creciente de REE.
Pero es difícil conseguir oferta. A pesar del nombre, los REE no son raros. Estos metales existen en todo el mundo pero a menudo se encuentran en pequeñas concentraciones o están encerrados en otros minerales. Esto hace que la extracción de REE sea económica y ambientalmente insostenible para la mayoría de los países. Actualmente, el 63% de la minería REE del mundo se produce en China.
Sin embargo, se han encontrado inesperadamente rocas enriquecidas en REE en minas de hierro en Kiruna, Suecia; El Laco, Chile; y en otros lugares. El enriquecimiento hace que esos REE sean más fáciles de extraer.
Estas minas están ubicadas en volcanes extintos ricos en hierro que tienen grandes depósitos de IOA.
"En muchos casos, cuando encontramos elementos de tierras raras o metales en general, los encontramos por accidente", explicó Michael Anenburg, petrólogo experimental de la Universidad Nacional Australiana en Canberra y coautor de la nueva investigación. "Esas minas están extrayendo óxido de hierro. Están extrayendo magnetita. Nunca miraron [para ver] si tenían elementos de tierras raras".
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El descubrimiento de REE concentrados dentro de los depósitos de IOA ha llevado a expertos en minería y geólogos a preguntarse: "¿Es esto sólo por accidente, o hay algo en esos magmas que los hace así?" Anenburg dijo.
Para explorar las posibles condiciones bajo las cuales los REE se separaron y concentraron en los depósitos de IOA, los investigadores sometieron mezclas magmáticas a presiones y temperaturas volcánicas en el laboratorio. Observaron que en esas condiciones, los magmas se separaban en dos componentes no mezclables o inmiscibles: una masa fundida de fosfato de hierro (FeP) y una masa fundida de silicato.
Los REE se concentraron más fuertemente en la masa fundida de fosfato de hierro que en la masa fundida rica en silicatos, dijo Yan, y los REE más ligeros se concentraron más fuertemente que los más pesados. La masa fundida de FeP se enriqueció en lantano, el más ligero de la serie de lantánidos, unas 200 veces más que el silicato, y el lutecio, el lantánido más pesado, se enriqueció unas 100 veces más. (El itrio y el escandio, los REE no lantánidos más ligeros, inexplicablemente no siguieron esta tendencia).
Potencial sin explotar
Aunque estos experimentos no son los primeros en mostrar que los IOA son ricos en elementos de tierras raras, pueden ayudar a los geólogos a comprender un mecanismo por el cual estos fundidos se enriquecen.
"En general, creo que es una contribución increíblemente útil y arroja luz importante sobre el debatido proceso de génesis de IOA y, en particular, el proceso y el alcance del enriquecimiento de REE en esta enigmática clase de depósitos", Tobias Keller, un escribió en un correo electrónico un geoquímico computacional de la Universidad de Glasgow en Escocia que no participó en la investigación.
Estos experimentos añaden peso a la hipótesis de un origen volcánico para los depósitos de IOA, explicó Keller, y proporcionan "una confirmación importante de que la partición de REE entre pares de líquidos inmiscibles favorece fuertemente la fusión rica en FeP". Esta investigación ayuda a explicar la aparición de apatita enriquecida con REE en Kiruna, Suecia, añadió Keller. Pero sigue siendo un misterio cómo estos distintos fundidos forman cuerpos separados de magnetita rica en hierro y apatita rica en REE, escribió.
Los volcanes ricos en hierro en los que se encuentran depósitos de IOA ahora están extintos, señaló Yan. Al modelar volcanes ricos en hierro a lo largo de su evolución, dijo que espera explorar cómo el enriquecimiento de REE puede haber cambiado a lo largo de la historia de la Tierra.
"Podemos tratar de encontrar las condiciones óptimas de formación de los depósitos, para que la gente pueda reducir o delimitar la ubicación de exploración de estos depósitos", dijo Yan.
"Las tierras raras son metales críticos", afirmó Anenburg. Puede que un país no necesite una gran oferta ahora, pero la demanda mundial seguirá creciendo. Saber si una mina de hierro activa también podría ser una fuente sin explotar de REE podría generar dividendos en el futuro.
"Es beneficioso para todos", dijo, "porque la empresa obtiene más valor de lo que está extrayendo de todos modos. Y luego el medio ambiente gana, porque no necesitamos hacer un nuevo agujero en el suelo".
Este artículo se publicó originalmente en Eos.org. Lea el artículo original.