Relaminação explica magmas pós-colisionais e sanukitoides, diz Daniel Gómez-Frutos

Formações rochosas surgem em antigos cinturões montanhosos dezenas de milhões de anos depois de uma colisão continental terminar.

A química dessas rochas - uma mistura de material do manto profundo com rocha continental - aparece de forma repetida em várias regiões do planeta, sempre com a mesma assinatura.

Por muito tempo, os geólogos não tinham uma explicação realmente convincente para a origem desse sinal misto.

Um estudo recente pode finalmente esclarecer a questão - e a resposta começa com o destino da rocha continental depois de ser arrastada centenas de quilómetros para o interior da Terra.

Montanhas e as suas raízes

Colisões entre continentes acontecem ao longo de milhões de anos, à medida que as placas tectónicas se comprimem uma contra a outra.

Esse processo ergue grandes cinturões montanhosos, como os Himalaias e os Alpes, deformando camadas de rocha de tal forma que o relevo exposto fica a vários quilómetros acima do nível do mar.

Os geólogos já entendiam como essas montanhas conseguem subir. O que permanecia incompleto era a história da crosta continental que, ao mesmo tempo, é puxada para baixo.

Uma parte dessa crosta desce até profundidades onde não é possível recolher amostras diretamente. Mesmo assim, a química das rochas que aparecem milhões de anos depois vinha, há muito, a sugerir que algo incomum acontecia em profundidade.

Daniel Gómez-Frutos, da Universidade de Portsmouth (UoP), liderou o novo trabalho quando estava baseado no Museu Nacional de Ciências Naturais, em Madri, Espanha.

A equipa combinou simulações computacionais com experiências de fusão em alta pressão para identificar a fonte dessa assinatura.

Crosta que volta

As simulações apontam uma sequência bem definida. Durante a colisão, a porção inferior - mais densa - da crosta continental continua a afundar, puxada pelo próprio peso.

Já a crosta superior, rica em sílica e menos densa do que as rochas ao redor, tenderia a separar-se por volta de 96 km de profundidade e a iniciar um movimento de subida.

Essa separação só é possível se a crosta superior estiver suficientemente fraca para se desprender e deslizar.

Esse retorno ascendente recebe o nome de relaminação. O material mais flutuante sobe e fica “colado” à face inferior da placa sobreposta, misturando-se mecanicamente com a rocha do manto logo abaixo - sem fusão nessa etapa.

O resultado é uma zona híbrida, em profundidade, onde minerais da crosta e do manto se combinam.

Ao longo de milhões de anos, essa zona aquece; segundo os modelos, chega um momento em que ela derrete, gerando os magmas observados em cinturões montanhosos ao redor do mundo.

Evidência de laboratório reforça a hipótese

Os modelos numéricos, por si só, não eram suficientes. Para completar a explicação, era necessário derreter misturas representativas de rochas e verificar, em laboratório, que tipo de líquido se formava.

Gómez-Frutos e colaboradores realizaram experiências de alta pressão juntando peridotito triturado - a rocha densa que compõe grande parte do manto superior - com amostras que representavam a crosta superior relaminada.

Os produtos de fusão reproduziram a química das rochas reais encontradas em antigos cinturões de colisão em diferentes continentes.

As amostras derretidas mostraram teores elevados de magnésio, potássio e certos elementos-traço, além de um teor claramente baixo de cálcio.

Esse padrão específico já vinha a ser registado por geólogos há décadas em formações de antigos cinturões montanhosos.

Até este estudo, porém, ninguém tinha apresentado um mecanismo físico capaz de gerar, de modo consistente, essa química híbrida.

Um atraso antes da fusão

As simulações também reproduziram um detalhe que há muito intrigava a comunidade.

O magma pós-colisional tende a aparecer cerca de 16 milhões de anos depois de dois continentes colidirem, e pode persistir por muitas dezenas de milhões de anos. Outros estudos já tinham observado atrasos semelhantes.

Neste trabalho, o intervalo passa a integrar uma cadeia de etapas bem definida: a crosta precisa afundar, separar-se, subir, misturar-se e aquecer antes que qualquer fusão ocorra.

O volume máximo de material relaminado é atingido 16 milhões de anos após a colisão, coincidindo com a química observada em cinturões montanhosos reais.

A velocidade de convergência altera o relógio do processo. Quando as placas colidem mais depressa, o ciclo acelera; quando colidem mais lentamente, o ciclo torna-se mais demorado.

Isso é compatível com a variedade observada atualmente, desde os Himalaias - ainda em atividade - até cinturões europeus mais antigos, onde a colisão já terminou há muito tempo.

Ecos do Arqueano

A parte mais marcante do resultado está ligada ao passado profundo do planeta.

Algumas das rochas mais antigas da Terra, conhecidas como sanukitoides, formaram-se no Éon Arqueano, há cerca de 3 bilhões de anos.

Elas exibem a mesma assinatura química dos magmas pós-colisionais gerados hoje.

Antes deste estudo, não havia uma explicação estabelecida para um único mecanismo capaz de produzir a mesma assinatura em duas épocas tão distintas. O modelo agora propõe uma resposta.

Mistura entre crosta e manto através de subducção e relaminação - um processo repetido ao longo de bilhões de anos.

Implicações mais amplas do estudo

A consequência é relevante. Se a subducção continental já operava no Arqueano, então a tectónica de placas em escala completa - o sistema que caracteriza a Terra moderna - pode ter começado muito mais cedo do que muitos geólogos supunham.

Um artigo independente documentou processos do tipo subducção na crosta mais antiga do planeta com base em outras evidências químicas.

Juntos, os dois resultados apontam para a mesma conclusão.

“Isso implica que interações complexas da tectónica de placas envolvendo subducção continental e mistura entre crosta e manto podem ter estado ativas muito mais cedo na história da Terra do que se compreendia anteriormente”, disse Gómez-Frutos.

O que isso muda

Durante muito tempo, a crosta continental foi tratada como algo de “mão única”, que tende apenas a crescer para cima. Material novo é acrescentado perto da superfície e, depois de formado, em geral permanece estável em escalas de tempo geológicas.

A evidência de relaminação altera esse quadro.

A crosta pode deslocar-se em dois sentidos: descer para o interior da Terra e retornar, e esse tipo de reciclagem ajuda a gerar algumas das rochas mais características do planeta.

Zonas híbridas que se formam hoje sob cinturões montanhosos jovens lembram as que participaram da construção dos primeiros continentes.

Para os geólogos, isso levanta novas questões sobre como interpretar rochas antigas.

Os sanukitoides nos núcleos de continentes antigos podem, agora, ser lidos como indícios de construção continental guiada pela subducção num passado muito remoto. Simulações futuras terão de incorporar a fusão híbrida.