A remota região de Pilbara, no norte da Austrália Ocidental, é um dos blocos de crosta continental mais antigos da Terra, e agora achamos que sabemos como ele se formou, conforme explicado na pesquisa publicada hoje em Nature Geoscience .

A região é conhecida por sua rica, história aborígine antiga que se estende por pelo menos 40, 000 anos. Ele também apresenta um ecossistema incrivelmente diverso, com muitas espécies encontradas em nenhum outro lugar.

A arquitetura desta crosta antiga leva a uma paisagem distinta, vista de cima, com características ovais claras que são cúpulas de granito rodeadas por cinturões escuros de rochas vulcânicas e sedimentares, conhecidos como cinturões de greenstone.

Esta arquitetura geológica única testemunha a história do nosso planeta.

Bilhões de anos atrás

A região de Pilbara começou a se formar há mais de 3,6 bilhões de anos e nossa pesquisa apóia a ideia de que suas rochas não foram formadas por meio dos processos de placas tectônicas que vemos em operação hoje.

Em placas tectônicas, a camada mais externa da Terra consiste em fragmentada, rígidas "placas tectônicas" que vagam pela superfície planetária, interagindo em seus limites. Uma nova crosta é gerada e destruída nos limites das placas e este processo está associado à maioria das atividades vulcânicas e terremotos atuais da Terra.

Os limites da placa são geralmente compostos de segmentos bastante retos, centenas de quilômetros de comprimento. Testemunhe a longa cadeia de vulcões ao longo da costa oeste da América do Sul.

Então, por que as rochas de Pilbara exibem essa geometria incomum de granito-pedra verde?

Em nossa pesquisa, detalhamos como essas rochas se formaram, descrevendo uma série de eventos de "reviravolta gravitacional" que afetaram a crosta antiga em Pilbara Oriental bem antes do início dos processos de placas tectônicas, há cerca de 3,2 bilhões de anos.

Virada gravitacional

O que é uma reviravolta gravitacional? A jovem Terra estava escaldante. Seu grande conteúdo de calor resultou em vulcanismo generalizado. Estava quente demais para as placas rígidas necessárias para o funcionamento das placas tectônicas.

Imagine recuperar uma barra de chocolate há muito esquecida do seu bolso, que então se dobra e pinga sobre seus dedos enquanto você tenta saborear um lanche. (Os pratos modernos lembram uma barra de chocolate frio direto da geladeira:ela não dobra e quebra quando você quer um canto.)

A quente Terra primitiva erupcionou espessas pilhas de lavas basálticas que formaram uma densa crosta mal suportada pelo manto subjacente. A base desta crosta de resfriamento experimentou um aquecimento adicional do manto quente abaixo até que começou a derreter, gerando magmas graníticos relativamente flutuantes.

Esse processo levou a uma estratificação instável da antiga proto-crosta:granitos de baixa densidade foram recobertos por basaltos de alta densidade. Devido ao alto calor, ambas as camadas podem dobrar e fluir, levando à instabilidade.

As bolhas graníticas queriam subir e os basaltos queriam afundar. Os cientistas chamam as bolhas ascendentes de "plumas" e o processo de reorganização de "reviravolta gravitacional".

No início da Terra, com suas altas temperaturas e crosta mole, os granitos subiram através da crosta, onde formou uma crosta estável e flutuante, enquanto a maior parte da densa crosta basáltica afundou no manto. Esse processo é preservado em Pilbara como os domos de granito de forma oval e os remanescentes preservados da crosta basáltica como os cinturões de greenstone.

A paisagem hoje

Norte de Marble Bar, olhando para tecidos de pedra, descobrimos os restos da mais antiga reviravolta gravitacional registrada no Pilbara. Rochas intensamente deformadas preservam traços da ascensão de uma pluma de granito ascendente e da descida associada da densa crosta vulcânica.

Nossas observações de campo, análises geoquímicas e modelos termodinâmicos demonstram que as rochas coletadas da margem do domo representam magma de alta sílica que fundiu originalmente a uma profundidade de cerca de 42 km antes de se cristalizar como granito a 20 km.

A datação de urânio-chumbo de zircão em laboratório revelou que essas rochas se cristalizaram de 3,6 bilhões a 3,5 bilhões de anos atrás.

As rochas intensamente cortadas no limite da cúpula ascendente e as rochas vulcânicas que afundam contêm um mineral metamórfico, titanita, que se formou durante a reviravolta gravitacional.

Datamos vários desses grãos minerais e eles têm, em média, 3,42 bilhões de anos.

Ao datar as associações de rochas de tombamento pré e pós-gravitacional, fomos capazes de restringir sua duração a um período de 40 milhões de anos.

Combinando nossa pesquisa com o trabalho publicado de outros geólogos, parece que o Pilbara experimentou pelo menos três reviravoltas gravitacionais separadas por intervalos de 100 milhões de anos.

Após a reviravolta final há 3,2 bilhões de anos, o bloco crustal de Pilbara finalmente foi suficientemente robusto e flutuante para sobreviver às placas tectônicas que duram até hoje.

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Especulamos que a ciclicidade dos eventos de reviravolta em Pilbara é o equivalente antigo do ciclo de Wilson de 500 a 600 milhões de anos, uma rodada completa de crosta desde a formação até a destruição no estilo das placas tectônicas que existia desde 3,2 bilhões de anos atrás.

O Pilbara continua inspirando cientistas em todo o mundo a encontrar respostas para uma das grandes questões da humanidade:como a natureza forneceu a plataforma para a eventual evolução da vida?

Pretendemos testar a ideia de ciclos de reviravolta antigos característicos em outras partes de Pilbara e em outros continentes onde a crosta antiga é preservada.

Este artigo foi publicado originalmente em The Conversation. Leia o artigo original.