Para peneliti telah membuat peta global baru yang menunjukkan di mana ditemukan batuan vulkanik yang tidak biasa yang terkait dengan unsur tanah jarang, mengungkapkan hubungan yang mencolok dengan bagian tertua dan paling tebal di benua Bumi.
Tim internasional, yang dipimpin oleh para ilmuwan dari Departemen Ilmu Bumi di Universitas Cambridge, menemukan bahwa batuan beku langka yang kaya akan bumi ini sangat terkait dengan variasi litosfer, lapisan terluar planet yang kaku. Temuan mereka menunjukkan bahwa litosfer yang tebal memainkan peran utama dalam membentuk jenis batuan yang mampu mengkonsentrasikan logam mulia dari waktu ke waktu.
Penelitian yang dipublikasikan di Geosains alamdapat membantu para ilmuwan mengidentifikasi deposit tanah jarang baru di seluruh dunia.
“Penelitian kami mulai memberikan semacam kekuatan prediksi tentang di mana kita dapat memperkirakan batuan ini, dan juga endapan unsur tanah jarang yang terkait, akan terbentuk,” kata Dr Emilie Bowman, penulis utama studi dari Cambridge Earth Sciences.
Unsur tanah jarang merupakan komponen penting dari banyak teknologi modern, termasuk ponsel pintar, kendaraan listrik, dan turbin angin. Seiring dengan meningkatnya permintaan akan teknologi energi ramah lingkungan, banyak negara yang mencari pasokan dalam negeri yang aman dibandingkan bergantung pada impor dari Tiongkok.
Kerak benua kuno memegang kuncinya
Para ilmuwan telah lama mencoba memahami mengapa endapan tanah jarang muncul di beberapa wilayah tetapi tidak di wilayah lain.
“Ada minat ilmiah yang besar mengenai mengapa endapan tanah jarang terbentuk di tempat tersebut,” kata Profesor Sally Gibson, penulis utama studi di Cambridge Earth Sciences, yang saat ini memimpin proyek penelitian senilai £1 juta yang berfokus pada subjek tersebut.
Sebagian besar penelitian sebelumnya telah meneliti simpanan individu atau wilayah tertentu. Penelitian ini malah melihat masalah tersebut dalam skala global sambil mengeksplorasi proses yang terjadi jauh di bawah permukaan bumi.
Untuk melaksanakan penelitian tersebut, Bowman mengumpulkan informasi kimia dari sekitar 9.000 sampel batuan beku yang dikumpulkan di seluruh dunia. Semua batuan diperkaya dengan CO terlarut2bahan penting yang meningkatkan kemungkinan konsentrasi unsur tanah jarang.
“Sampai saat ini, bagian batuan beku ini hanyalah sebuah keingintahuan belaka,” kata Gibson. “Para ahli geologi dengan rajin mengumpulkannya; para sarjana dibuat bingung olehnya di kelas praktik. Namun dalam beberapa tahun terakhir, mereka menjadi sangat relevan.”
Banyak dari bebatuan ini sangat tidak biasa dan pertama kali diidentifikasi pada abad ke-19 dan awal abad ke-20. Nama mereka sering kali berasal dari tempat ditemukannya atau mineral aneh yang dikandungnya.
“Terminologinya sangat luas sehingga Anda hampir bisa menciptakan bahasa baru dari nama-nama rock ini,” kata Gibson. “Hal ini, ditambah dengan kompleksitas ilmiahnya, menambah kebingungan dan orang cenderung menjauh darinya.”
Gelombang gempa mengungkap petunjuk tersembunyi tentang logam tanah jarang
Para peneliti menggabungkan database batuan dengan pencitraan seismik rinci dari interior bumi. Dengan menggunakan gelombang seismik, tim dapat memetakan ketebalan dan struktur litosfer di berbagai benua.
“Dengan menggunakan gelombang seismik dari gempa bumi, kita dapat membuat gambar irisan litosfer, seperti sonar yang dapat mendeteksi fitur dasar laut,” kata Profesor Sergei Lebedev, ahli geofisika yang terlibat dalam penelitian ini. “Dari pemetaan ini, kita dapat melihat bahwa ketebalan litosfer berperan menentukan lokasi endapan tersebut.”
Para ilmuwan telah menemukan bahwa batuan dengan kandungan kimia yang sesuai untuk pengayaan tanah jarang ditemukan terutama di sepanjang tepi terjal litosfer bumi yang paling tebal dan tertua.
“Kami perlu menyatukan dua bagian teka-teki ini, yaitu kimia batuan dan data seismik, untuk membuat hubungannya,” kata Gibson. “Batuan dengan kandungan kimia yang tepat untuk pengayaan hanya ditemukan di lokasi yang sangat spesifik, terutama di sepanjang tepi terjal litosfer bumi yang paling tebal dan tertua.”
Bagaimana endapan tanah jarang terbentuk secara perlahan di kedalaman
Litosfer yang tebal menjaga batuan mantel tetap berada di bawah tekanan tinggi dan kondisi yang relatif dingin, sehingga membatasi tingkat pencairan, kata para peneliti. Dalam kondisi ini, hanya sejumlah kecil magma yang terbentuk di kedalaman.
Kantong-kantong magma ini sering kali terperangkap di bawah litosfer, lalu perlahan-lahan mendingin dan memadat menjadi CO2.2-batuan beku yang kaya. Peristiwa geologi selanjutnya mungkin akan melelehkan kembali sebagian batuan tersebut, sehingga unsur tanah jarang menjadi lebih terkonsentrasi dari waktu ke waktu hingga terbentuk endapan yang menarik secara ekonomi.
Tim tersebut sekarang berencana untuk memperluas penelitiannya dengan memasukkan batuan berusia lebih dari 200 juta tahun, yang mengandung banyak tambang dan deposit tanah jarang terbesar di dunia.
“Untuk pekerjaan ini, kami awalnya fokus pada endapan yang terbentuk setelah fase utama fragmentasi benua utama di bumi,” kata Gibson. Dia menjelaskan bahwa aktivitas geologi seperti pembentukan gunung dan keretakan benua telah mengganggu banyak batuan tua sehingga lebih sulit untuk dianalisis. “Sekarang kita sudah mengetahui bahwa perilaku sistematis ini memang ada, kita bisa kembali ke masa lalu. Ini akan menjadi lebih sulit, tapi saya harap ini akan menjadi langkah penting dalam memprediksi keberadaan mineral.”
