I ricercatori hanno creato una nuova mappa globale che mostra dove si trovano rocce vulcaniche insolite legate a elementi delle terre rare, scoprendo una sorprendente connessione con le parti più antiche e spesse dei continenti terrestri.
Il team internazionale, guidato da scienziati del Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università di Cambridge, ha scoperto che queste rocce ignee ricche di terre rare sono fortemente associate alle variazioni della litosfera, il guscio esterno rigido del pianeta. I loro risultati suggeriscono che una litosfera spessa gioca un ruolo fondamentale nella formazione di rocce capaci di concentrare metalli preziosi nel tempo.
Lo studio, pubblicato su Nature Geoscience , potrebbe aiutare gli scienziati a identificare nuovi giacimenti di terre rare in tutto il mondo.
“La nostra ricerca sta iniziando a fornire una sorta di capacità predittiva su dove possiamo aspettarci che si formino queste rocce e, per estensione, i depositi di elementi delle terre rare ad esse associati”, ha affermato la dottoressa Emilie Bowman, autrice principale dello studio del Cambridge Earth Sciences.
Gli elementi delle terre rare sono componenti fondamentali in molte tecnologie moderne, tra cui smartphone, veicoli elettrici e turbine eoliche. Con l’aumento della domanda di tecnologie per l’energia pulita, i paesi sono sempre più alla ricerca di fonti di approvvigionamento interne sicure, anziché dipendere fortemente dalle importazioni dalla Cina.
L’antica crosta continentale custodisce la chiave
Gli scienziati cercano da tempo di capire perché i giacimenti di terre rare si trovino in alcune regioni ma non in altre.
“Esiste un notevole interesse scientifico nel capire perché i giacimenti di terre rare si formano proprio in quei luoghi”, ha affermato la professoressa Sally Gibson, autrice principale dello studio del Dipartimento di Scienze della Terra di Cambridge, che attualmente dirige un progetto di ricerca da 1 milione di sterline incentrato su questo argomento.
La maggior parte degli studi precedenti ha esaminato singoli depositi o regioni specifiche. Questa ricerca, invece, ha analizzato il problema su scala globale, esplorando anche i processi che avvengono nelle profondità della Terra.
Per condurre lo studio, Bowman ha raccolto informazioni chimiche da circa 9.000 campioni di rocce ignee prelevati in tutto il mondo. Tutte le rocce erano ricche di CO₂ disciolto , un ingrediente importante che aumenta la probabilità di concentrazione di elementi delle terre rare.
“Fino a tempi relativamente recenti, questo sottoinsieme di rocce ignee era considerato una semplice curiosità”, ha affermato Gibson. “I geologi le collezionavano con avidità; gli studenti universitari ne erano perplessi durante le esercitazioni pratiche. Ma negli ultimi anni sono diventate molto importanti.”
Molte di queste rocce sono molto insolite e furono identificate per la prima volta nel XIX e all’inizio del XX secolo. I loro nomi derivavano spesso dai luoghi in cui furono scoperte o dai minerali particolari che contenevano.
“La terminologia è talmente vasta che si potrebbe quasi creare una nuova lingua a partire da questi nomi di rocce”, ha affermato Gibson. “Questo, unito alla loro complessità scientifica, ha generato confusione, e le persone tendono a evitarle.”
Le onde sismiche rivelano indizi nascosti e rari della Terra
I ricercatori hanno combinato il database delle rocce con immagini sismiche dettagliate dell’interno della Terra. Utilizzando le onde sismiche, il team è stato in grado di mappare lo spessore e la struttura della litosfera al di sotto dei diversi continenti.
“Utilizzando le onde sismiche generate dai terremoti, possiamo creare un’immagine a sezione trasversale della litosfera, proprio come un sonar può individuare le caratteristiche del fondale marino”, ha affermato il professor Sergei Lebedev, geofisico coinvolto nello studio. “Da questa mappatura possiamo osservare che lo spessore della litosfera gioca un ruolo determinante nell’individuazione di questi giacimenti.”
Gli scienziati hanno scoperto che le rocce con la composizione chimica adatta all’arricchimento in terre rare si trovano principalmente lungo i bordi scoscesi della litosfera terrestre più spessa e antica.
“Avevamo bisogno di mettere insieme questi due pezzi del puzzle, la composizione chimica delle rocce e i dati sismici, per poter stabilire la connessione”, ha affermato Gibson. “Le rocce con la composizione chimica adatta all’arricchimento si trovano solo in luoghi molto specifici, principalmente lungo i bordi scoscesi della litosfera terrestre più spessa e antica.”
Come si formano lentamente i giacimenti di terre rare nelle profondità della terra
Secondo i ricercatori, la spessa litosfera mantiene le rocce del mantello sotto alta pressione e a temperature relativamente basse, limitando la quantità di fusione che può verificarsi. In queste condizioni, si formano solo piccole quantità di magma in profondità nel sottosuolo.
Queste sacche di magma spesso rimangono intrappolate sotto la litosfera, dove si raffreddano lentamente e si solidificano in rocce ignee ricche di CO₂ . Successivi eventi geologici possono fondere parzialmente queste rocce, permettendo agli elementi delle terre rare di concentrarsi ulteriormente nel tempo, fino alla formazione di giacimenti economicamente redditizi.
Il team ora prevede di estendere la propria ricerca includendo rocce più antiche di 200 milioni di anni, che contengono molte delle principali miniere e giacimenti di terre rare del mondo.
“Per questo lavoro ci siamo inizialmente concentrati sui depositi formatisi dopo le principali fasi di frammentazione dei grandi continenti terrestri”, ha affermato Gibson. Ha spiegato che l’attività geologica, come l’orogenesi e la tettonica a placche continentali, ha alterato molte rocce più antiche, rendendone più difficile l’analisi. “Ora che abbiamo appurato l’esistenza di questo comportamento sistematico, possiamo risalire ancora più indietro nel tempo. Sarà più impegnativo, ma sono fiduciosa che questo rappresenterà un passo fondamentale per prevedere la presenza di minerali.”
Abstract
Il mantello litosferico metasomatizzato svolge un ruolo cruciale nella petrogenesi dei magmi ricchi di CO₂ , che sono importanti siti di accumulo di elementi delle terre rare. Tuttavia, la relazione tra la struttura della litosfera e la distribuzione globale dei magmi ricchi di CO₂ rimane poco definita. In questo studio analizziamo la localizzazione di magmi silicatici intraplacca continentali giovani (<200 milioni di anni fa) ricchi di CO₂ e di carbonatiti magmatiche, in combinazione con le anomalie di velocità delle onde di taglio del mantello superiore e le stime dello spessore litosferico. I nostri risultati documentano aumenti sistematici dello spessore litosferico con il contenuto stimato di CO₂ nel magma, dalle basaniti (<5% in peso di CO₂ ) , che eruttano attraverso una litosfera non cratonica sottile e sismicamente lenta, alle nefeliniti, melilititi e lamprofiri ultramafici, che si trovano all’interno di una litosfera progressivamente più spessa e veloce, e infine alle lamproiti e kimberliti (<20% in peso di CO₂ ) , che si intrudono su una spessa litosfera cratonica. Le carbonatiti sono associate a spessori litosferici simili a quelli delle nefeliniti, melilititi e lamprofiri ultramafici, il che implica la derivazione delle carbonatiti da queste rocce mafiche di CO₂. Magmi silicatici ricchi di CO₂ tramite immiscibilità liquida e/o cristallizzazione frazionata. Illustriamo la nostra relazione tra spessore litosferico e tipo di magma utilizzando il magmatismo alcalino del Cretaceo-Pleistocene nell’America settentrionale occidentale, dimostrando in definitiva come lo spessore litosferico controlli la presenza globale di . magmi ricchi di CO₂ e, di conseguenza, i depositi di elementi delle terre rare ad essi associati
Materials provided by University of Cambridge. Note: Content may be edited for style and length.
Emilie E. Bowman, Sally A. Gibson, Siyuan Sui, Sergei Lebedev. The global distribution of CO2-rich magmas is determined by lithospheric thickness. Nature Geoscience, 2026; DOI: 10.1038/s41561-026-01990-7
by 