Flocos de grafite (acima) e CO 2 inclusões fluidas no quartzo (abaixo) dos granitos do complexo do Limpopo (África do Sul) datam do final da idade arqueana (2,68 Ga). Crédito:Oleg Safonov
Cratons (do grego "poder" ou "poder") são as áreas da crosta continental mais antiga da Terra, e são preservados apenas em alguns lugares ao redor do mundo. De acordo com os cientistas, o Cráton Kaapvaal na África do Sul e o Cráton Pilbara na Austrália (a mais antiga dessas estruturas) eram as partes de Vaalbara, um supercontinente arqueano.
A transformação das partes inferiores dos crátons sob a influência do calor emitido pelo manto terrestre pode levar à formação de rochas denominadas granulitos que emolduram os crátons como cinturões. Contudo, os processos que fazem com que os granulitos se movam para cima, da parte inferior da crosta à superfície ao longo das bordas do cráton, ainda são amplamente discutíveis. Os mais antigos cinturões de granulito foram formados no Arqueano (3 anos Ga atrás), que é apenas várias centenas de milhões de anos mais jovem do que a vida na Terra. Os granulitos mais novos têm cerca de 0,5 bilhão de anos. Um antigo cinturão de granulito (2,7 Ga) está situado no Cráton Kaapvaal, nas fronteiras da África do Sul, Zimbábue, e Botswana, não muito longe do famoso rio Limpopo. O Complexo do Limpopo é considerado um laboratório natural para o estudo das relações entre as estruturas tectônicas mais antigas da crosta continental e, portanto, é de grande interesse para os geólogos.
"Pela primeira vez, temos fortes razões para supor que magmas de granito no complexo de granulito neo-arqueano de Limpopo (África do Sul) foram formados no curso da interação tectônica deste complexo com as rochas do Cráton Kaapvaal à medida que o complexo estava subindo da parte inferior da crosta continental, "diz Oleg Safonov, um co-autor do trabalho, Doutor em Geologia e Mineralogia, Professor do Departamento de Petrologia da Faculdade de Geologia, MSU, e Diretor do Instituto Korzhinskii de Mineralogia Experimental da Academia Russa de Ciências.
O granulito é uma rocha metamórfica. Isso significa que ele se forma no decorrer da transformação de outras rochas sob a influência de altas temperaturas. No caso de granulitos, essas temperaturas são de 750 a 1000 ° C. Feldspatos, quartzo, granada, piroxênios, A cordierita e outros minerais são formados sob essas temperaturas, dando à rocha sua textura granular.
De acordo com um dos modelos, um papel importante na formação de granulitos é desempenhado pelo CO 2 - fluidos ricos aquecidos a temperaturas excessivamente críticas. O grafite presente nas rochas metamórficas pode ajudar a estabelecer se esse modelo é verdadeiro. Usualmente, grafite é formada no decurso da modificação da matéria orgânica ou decomposição de carbonatos (sais de ácido carbônico com CO 3 2- ânion). Contudo, granulitos se formam em níveis profundos, onde nenhuma matéria orgânica está presente, então o mecanismo de formação de grafite é diferente - grafite é o resultado da interação de granulitos com fluxos de manto ricos em CO 2 . Portanto, a presença de grafite em granulitos é frequentemente considerada uma evidência para este modelo. Sua formação depende da pressão, temperatura, e outros parâmetros, e o estudo do grafite pode dizer muito sobre eles.
Geólogos encontraram amostras de grafite e inclusões fluidas no quartzo (componentes voláteis presos nas pequenas cavidades de minerais no decurso do crescimento do cristal) em rochas de granito do cinturão de granulito do Limpopo e analisaram-nas.
Os pesquisadores descobriram que as rochas de granito que invadiram o cinturão de granulito do Limpopo começaram a cristalizar à temperatura de 900 a 940 ° C e à pressão de 7 a 9 kbar. A análise das inclusões de fluido no quartzo confirmou que o CO 2 - fluidos ricos participaram de sua formação. O desvio do conteúdo do isótopo C-13 dos valores padrão foi de 6,52 a 8,65 permille (décimo de por cento) para grafite e 2,5 a 5,58 permille para os fluidos em quartzo. Esta composição isotópica de carbono é geralmente prescrita para fluxos de fluidos profundos do manto, confirmando sua origem externa mais uma vez. Esse, por sua vez, coincide com o modelo de CO 2 -fluidos externos profundos ricos que participam na formação de rochas de granulito e granitos acompanhantes. Contudo, tendo comparado esses dados com a composição isotópica de carbono das rochas de crátones antigos, os cientistas concluíram que os fluidos migraram através do complexo do Limpopo das rochas cratônicas no decurso da colisão com o Cráton Kaapvaal.
Embora o estudo das rochas no complexo de granulito do Limpopo fosse de natureza fundamental, o conhecimento sobre os processos de sua formação pode ser utilizado para a prospecção de minérios. "Rochas de crátons antigos são ricas fontes de vários componentes do minério. Elas são carregadas por magmas e fluidos que se originam no curso de transformação dessas rochas." comenta Oleg Safonov.
Os dados sobre a formação do complexo granulítico sul-africano também são relevantes para a Rússia. Os cientistas pretendem comparar suas condições com os dados sobre a formação de granulitos no cinturão da Lapônia, situado entre o Cráton Careliano e o Cráton Inari, na fronteira entre a Rússia e a Finlândia.
