En el estudio de campo de la asociación de rocas en el cinturón de piedra verde de Doolena Gap, 30 km al norte de la barra de mármol en la región de Pilbara de Australia Occidental. Crédito:David Murphy, Autor proporcionado
La remota región de Pilbara, en el norte de Australia Occidental, es uno de los bloques de corteza continental más antiguos de la Tierra, y ahora creemos saber cómo se formó, como se explica en una investigación publicada hoy en Naturaleza Geociencia .
La región es conocida por su riqueza, La historia aborigen antigua se extiende por al menos 40, 000 años. También cuenta con un ecosistema increíblemente diverso, con muchas especies que no se encuentran en ningún otro lugar.
La arquitectura de esta corteza antigua conduce a un paisaje distintivo visto desde arriba, con características ovaladas de color claro que son cúpulas de granito rodeadas por cinturones oscuros de rocas volcánicas y sedimentarias, conocidos como cinturones de piedra verde.
Esta arquitectura geológica única da testimonio de la historia de nuestro planeta.
Hace miles de millones de años
La región de Pilbara comenzó a formarse hace más de 3.600 millones de años y nuestra investigación respalda la idea de que sus rocas no se formaron a través de los procesos de tectónica de placas que vemos en funcionamiento hoy.
En tectónica de placas, la capa más externa de la Tierra está formada por fragmentos, rígidas "placas tectónicas" que se desplazan a través de la superficie planetaria, interactuando en sus límites. Se genera y destruye nueva corteza en los límites de las placas y este proceso está asociado con la mayor parte de la actividad volcánica y sísmica actual de la Tierra.
Los límites de las placas generalmente se componen de segmentos bastante rectos, cientos de kilómetros de largo. Sea testigo de la larga cadena de volcanes a lo largo de la costa oeste de América del Sur.
Fotografía de una formación de hierro en bandas de al menos 3.500 millones de años que muestra una deformación intensa como resultado del vuelco gravitacional hasta hace 3.410 millones de años. Crédito:Daniel Wiemer, Autor proporcionado
Entonces, ¿por qué las rocas en Pilbara exhiben esta geometría inusual de granito-piedra verde?
En nuestra investigación detallamos cómo se formaron estas rocas, describiendo una serie de eventos de "vuelco gravitacional" que afectaron a la corteza antigua en el este de Pilbara mucho antes de que comenzaran los procesos de tectónica de placas hace unos 3.200 millones de años.
Vuelco gravitacional
¿Qué es un vuelco gravitacional? La tierra joven estaba ardiendo. Su gran contenido de calor provocó un vulcanismo generalizado. Hacía demasiado calor para que funcionaran las placas rígidas necesarias para la tectónica de placas.
Imagínese sacar de su bolsillo una barra de chocolate olvidada hace mucho tiempo, que luego se dobla y gotea sobre sus dedos mientras intenta disfrutar de un refrigerio. (Los platos modernos se asemejan a una barra de chocolate fría directamente de la nevera:no se dobla y se rompe cuando quieres una esquina).
La cálida Tierra primitiva hizo erupción gruesas pilas de lavas de basalto que formaron una densa corteza apenas sostenida por el manto subyacente. La base de esta corteza de enfriamiento experimentó un mayor calentamiento desde el manto caliente de abajo hasta que comenzó a derretirse, generando magmas graníticos relativamente flotantes.
Este proceso condujo a una estratificación inestable de la antigua proto-corteza:los granitos de baja densidad estaban cubiertos por basaltos de alta densidad. Debido al alto calor, ambas capas podrían doblarse y fluir, que conduce a la inestabilidad.
Las gotas graníticas querían levantarse y los basaltos querían hundirse. Los científicos llaman a las manchas ascendentes "plumas" y al proceso de reorganización "vuelco gravitacional".
Un paisaje accidentado se formó sobre los cinturones de piedra verde deformados en el cinturón de piedra verde de Doolena Gap, 30 km al norte de la barra de mármol. Crédito:David Murphy, Autor proporcionado
En la Tierra primitiva, con sus altas temperaturas y su suave corteza, los granitos se elevaron a través de la corteza donde formaron una corteza estable flotante, mientras que la mayor parte de la densa corteza de basalto se hundió en el manto. Este proceso se conserva en Pilbara como las cúpulas de granito de forma ovalada y los restos conservados de la corteza de basalto como los cinturones de piedra verde.
El paisaje hoy
Al norte de Marble Bar, mirando telas de roca, descubrimos los restos del vuelco gravitacional más antiguo registrado en Pilbara. Rocas intensamente deformadas conservan rastros del ascenso de una columna de granito ascendente y el descenso asociado de la densa corteza volcánica.
Nuestras observaciones de campo, Los análisis geoquímicos y los modelos termodinámicos demuestran que las rocas recolectadas del margen del domo representan magma con alto contenido de sílice que originalmente se derritió a una profundidad de alrededor de 42 km antes de cristalizar como granitos a 20 km.
La datación de circonio con uranio y plomo en el laboratorio reveló que estas rocas cristalizaron hace 3.600 millones a 3.500 millones de años.
Las rocas intensamente cortadas en el límite de la cúpula ascendente y las rocas volcánicas que se hunden contienen un mineral metamórfico, titanita que se formó durante el vuelco gravitacional.
Fechamos varios de estos granos minerales y tienen un promedio de 342 mil millones de años.
Al fechar asociaciones de rocas volcadas tanto pregravitacionales como posgravitacionales, pudimos limitar su duración a un período de 40 millones de años.
Imagen de retrodispersión electrónica de titanita tomada en la Instalación Central de Investigación Analítica, QUT. Las dos imágenes superiores son imágenes magmáticas primarias que han sufrido deformaciones y alteraciones durante el vuelco gravitacional. Las dos imágenes inferiores son titanita metamórfica que se formó durante el vuelco gravitacional. Las formas rectangulares de la imagen inferior derecha son un pozo de láser del proceso de datación. Crédito:Lana Wenham, Autor proporcionado
Combinando nuestra investigación con el trabajo publicado de otros geólogos, parece que el Pilbara experimentó al menos tres vueltas gravitacionales separadas por intervalos de 100 millones de años.
Después del vuelco final hace 3.200 millones de años, el bloque de la corteza de Pilbara fue finalmente lo suficientemente robusto y flotante para sobrevivir a la tectónica de placas que perdura incluso hasta hoy.
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Especulamos que la ciclicidad de los eventos de vuelco en Pilbara es el antiguo equivalente del ciclo de Wilson de 500 a 600 millones de años, una ronda completa de corteza desde la formación hasta la destrucción en el estilo de la tectónica de placas que existe desde hace 3.200 millones de años.
El Pilbara sigue inspirando a los científicos de todo el mundo a encontrar respuestas a una de las grandes preguntas de la humanidad:¿cómo proporcionó la naturaleza la plataforma para la eventual evolución de la vida?
Planeamos probar la idea de los ciclos de vuelcos antiguos característicos en otras partes de Pilbara y en otros continentes donde se conserva la corteza antigua.
Este artículo se publicó originalmente en The Conversation. Lea el artículo original. 
