Novas tecnologias de raios-X revelam alguns dos processos incríveis que ocorreram na história geológica da Terra - e devem nos ajudar a identificar novos minérios de alto valor.

Vemos que algumas das mais valiosas acumulações de metais já extraídas por humanos formadas a partir de rochas fundidas, e particularmente de minerais de sulfeto fundidos (aqueles que apresentam enxofre como um componente principal).

Essas acumulações de metal, chamados depósitos de minério, contém níquel, cobre e cobalto - metais que são componentes essenciais das baterias de íon de lítio.

Mesmo com os preços atuais, grandes exemplos desses corpos de minério fundidos contêm centenas de bilhões de dólares em níquel, geralmente com valiosos subprodutos de cobre, cobalto, platina e paládio.

Precisamos continuar encontrando novos, depósitos de alto teor - como o recém-descoberto corpo mineral Nova-Bollinger a leste de Kalgoorlie, na Austrália Ocidental - para acompanhar o aumento inevitável da demanda. Nas projeções atuais, um novo desses é necessário a cada ano para acompanhar a demanda por níquel em baterias de íon-lítio.

Uma melhor compreensão de como esses depósitos se formaram, nas profundezas da crosta terrestre há milhões de anos, nos ajudará a melhorar nossa taxa de sucesso de exploração.

Sistema de encanamento em vulcões antigos

O processo geológico que formou minérios a partir de sulfetos fundidos tem muito em comum com a fundição (o procedimento usado por pessoas por milênios para extrair metais puros de minerais contendo enxofre).

Milhões de anos atrás, minerais de sulfeto de ferro fundido reagiram com magma no sistema de encanamento de vulcões antigos - na verdade, eliminando os metais essenciais de níquel, cobre, cobalto e platina. Esses minerais se acumularam em concentrações suficientes para que pudessem ser extraídos assim que a erosão expusesse o minério na superfície.

Ao longo dos últimos anos, melhoramos muito nossa compreensão de como esses notáveis ​​depósitos de minério se formaram. Esse entendimento foi construído usando novas técnicas de imageamento de minérios em duas e três dimensões, usando tecnologias de raios-X no CSIRO e no Síncrotron australiano.

Temos usado uma técnica chamada mapeamento de elementos de raios-X em micro-feixes para fazer imagens detalhadas em 2-D dos minérios e das rochas em que se encontram.

Algumas dessas imagens - como a que está no topo desta história - são criadas na linha de luz de microscopia de fluorescência de raios-X no Síncrotron australiano, aplicação do sistema detector da Maia. Isso permite que imagens em gigapixel sejam coletadas em questão de minutos.

Como acender a luz

Complementando esta técnica, também aplicamos tomografia de raios-X 3D de alta resolução - o equivalente a uma tomografia computadorizada de hospital - para revelar detalhes em 3D sobre a forma e o tamanho das gotículas de sulfeto líquido que formaram os minérios.

O efeito foi acender uma luz em um quarto escuro:vimos características dentro de rochas sólidas que não foram reveladas anteriormente.

Líquidos de sulfeto, acontece que, têm propriedades físicas notáveis. Eles se comportam como uma faca quente na manteiga:tão corrosivos que podem derreter seu caminho através de rochas sólidas, terminando em alguns casos a dezenas de metros de distância de suas rochas hospedeiras originais.

Agora sabemos que os corpos minerais se formam em partes muito específicas dos antigos "sistemas de encanamento" que alimentavam magmas para os vulcões acima. Os minérios se formaram onde o magma que fluía era tão quente que derreteu as rochas ao redor.

O sulfeto líquido "faca quente" continuou a derreter seu caminho até o chão, de forma que os minérios agora são encontrados injetados nas rochas não ígneas subjacentes.

No caso dos minérios de níquel supergigantes da região de Norilsk na Sibéria, as rochas que derreteram também forneceram o enxofre para formar os corpos minerais.

Na verdade, tanto enxofre foi liberado por este processo que grande parte dele, junto com grandes quantidades de níquel, realmente explodiu na atmosfera, contribuindo para a maior extinção em massa na história da Terra.

Agulha em alvos de palheiro

Esse tipo de trabalho nos ajuda a melhorar os modelos geológicos que a indústria de exploração usa para explorar novos depósitos.

Minérios de sulfeto de níquel são alvos notoriamente difíceis de "agulha no palheiro", e precisamos trazer nossa melhor combinação de técnicas de detecção geofísica e modelos geológicos preditivos.

Então, para onde?

A pesquisa está em andamento:tanto nos processos fundamentais de formação de minério quanto nas implicações desse entendimento sobre onde e como procurar novos depósitos.

Alguns dos minerais que se formam junto com os minérios de sulfeto podem ser dispersos pela erosão, e os rios os transportam para longas distâncias dos próprios depósitos.

Estamos aprendendo a reconhecer esses grãos quimicamente distintos, da mesma forma, os exploradores de diamantes usam "minerais indicadores" para encontrar kimberlitos férteis (a rocha-fonte dos diamantes).

Também estamos fazendo pesquisas mais fundamentais, como o uso de material analógico (água salgada e azeite funcionam muito bem, e modelos dinâmicos de fluidos computacionais em supercomputadores para examinar a física de como os minérios magmáticos têm a aparência que têm.

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.