Unsur Tanah Jarang Terbentuk di Zona Subduksi Purba

UNSUR tanah jarang (rare earth elements/REE), sendiri merupakan kelompok 17 unsur kimia dalam tabel periodik, terdiri dari 15 unsur lantanida serta skandium dan yttrium. Meski disebut “jarang”, unsur-unsur ini sebenarnya cukup melimpah di kerak Bumi. Namun, keberadaannya yang tersebar dan bercampur dengan mineral lain membuatnya sulit ditemukan dalam konsentrasi tinggi yang layak ditambang secara ekonomis.

Penelitian yang dipublikasikan pada 8 April di jurnal Science Advances ini dipimpin oleh Carl Spandler, profesor mineralogi dan geokimia dari University of Adelaide. Ia menyatakan bahwa bahan dasar pembentuk deposit unsur tanah jarang telah ada sejak ratusan juta hingga miliaran tahun lalu.

“Dengan mengidentifikasi lokasi proses-proses kuno ini, kita dapat secara signifikan mempersempit area pencarian untuk penemuan di masa mendatang,” ujarnya dikutip cari Live Science.

Dalam studi tersebut, para ilmuwan menemukan bahwa unsur tanah jarang terbentuk dari jenis magma tertentu, yakni magma alkali dan karbonatit. Magma ini kaya akan logam alkali seperti natrium dan kalium, serta mineral karbonat seperti kalsit dan dolomit.

Yang menarik, magma jenis ini ternyata terbentuk di atas zona subduksi kuno. Ketika satu lempeng tektonik menyelam ke bawah lempeng lain, berbagai zat seperti air dan unsur halogen dilepaskan ke mantel Bumi di atasnya.

Zat-zat tersebut kemudian bereaksi dengan batuan mantel seperti peridotit, menciptakan wilayah yang disebut sebagai mantel “dipupuk” (fertilized mantle). Wilayah ini dapat bertahan stabil selama jutaan tahun sebelum akhirnya mencair dan menghasilkan magma yang membawa unsur tanah jarang ke permukaan.

Menantang Teori Lama Mantel Plume

Temuan ini sekaligus menantang teori sebelumnya yang mengaitkan pembentukan unsur tanah jarang dengan mantel plume kolom besar batuan panas yang naik dari dekat inti Bumi. Meski mantel plume tidak sepenuhnya dikesampingkan, para peneliti menilai mekanisme tersebut tidak selalu berperan dominan. Selain itu, suhu mantel plume yang sangat tinggi dinilai kurang cocok untuk menghasilkan magma alkali dan karbonatit.

Untuk menguji hipotesisnya, tim peneliti menggunakan pemodelan geologi canggih guna merekonstruksi pergerakan lempeng tektonik selama 2 miliar tahun terakhir. Mereka kemudian membandingkan lokasi zona subduksi purba dengan posisi deposit unsur tanah jarang yang diketahui saat ini.

Hasilnya menunjukkan korelasi yang kuat. Secara global, sekitar 67 persen kantong magma alkali dan karbonatit serta 72 persen deposit unsur tanah jarang berada di atas wilayah mantel yang “dipupuk” oleh proses subduksi kuno. Angka tersebut bahkan meningkat hingga 92 persen untuk deposit yang berusia lebih dari 540 juta tahun, menunjukkan bahwa endapan yang lebih tua cenderung terbentuk dari proses geologi ini.

Salah satu temuan paling mencolok dalam studi ini adalah adanya jeda waktu yang sangat panjang antara proses subduksi dan pembentukan deposit mineral. “Jeda waktu ini adalah salah satu aspek paling mengejutkan dari temuan kami,” kata Spandler. “Ini menunjukkan bahwa mantel Bumi dapat menyimpan zona yang diperkaya ini selama jutaan tahun sebelum akhirnya menghasilkan endapan mineral,” imbuhnya.

Temuan ini mengindikasikan bahwa proses geologi yang membentuk sumber daya mineral penting bisa berlangsung dalam skala waktu yang sangat panjang dan kompleks.

Unsur tanah jarang memiliki peran krusial dalam berbagai teknologi modern, mulai dari baterai kendaraan listrik, turbin angin, hingga perangkat elektronik seperti ponsel pintar. Namun, pencarian deposit yang ekonomis masih menjadi tantangan besar. Dalam konteks ini, hasil penelitian memberikan arah baru bagi eksplorasi sumber daya.

Menurut Andrew Merdith, salah satu penulis studi, pendekatan berbasis zona subduksi kuno dapat membantu pemerintah dan perusahaan menemukan deposit baru secara lebih efisien. “Dengan berfokus pada zona tektonik kuno ini, eksplorasi dapat dilakukan dengan lebih terarah,” ujarnya.