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As regiões aparentemente estáveis das placas continentais da Terra – os chamados crátons estáveis - sofreram deformações repetitivas abaixo de sua crosta desde sua formação no passado remoto, de acordo com uma nova pesquisa da Universidade de Illinois Urbana-Champaign. Essa hipótese desafia décadas de teoria convencional das placas tectônicas e implora para responder por que a maioria dos crátons permaneceu estruturalmente estável enquanto suas partes inferiores sofreram mudanças significativas.
Em um estudo liderado pelo professor de geologia de Illinois, Lijun Liu, os pesquisadores usaram dados de densidade coletados anteriormente das camadas rígidas superiores de crosta e manto da Terra – conhecidas como litosfera – para examinar a relação entre a topografia da superfície do craton e a espessura de sua litosfera subjacente. camada.
Os resultados do estudo são publicados na revista Geociências da Natureza.
A falta de deformação dentro dos crátons desde a sua formação os torna as unidades tectônicas de vida mais longa da Terra – sobrevivendo a ciclos de supercontinentes como a formação e separação do supercontinente Pangea, bem como o supercontinente menos conhecido e mais antigo Rodina, o estudo relatórios.
“É geralmente aceito que os crátons são protegidos por suas grossas raízes de manto subjacentes, ou quilhas, que se acredita serem flutuantes e fortes e, portanto, estáveis ao longo do tempo”, disse Lui.
Vários artigos recentes do grupo de pesquisa de Liu desafiam diretamente essa sabedoria, mostrando que essas quilhas de manto são realmente bastante densas.
Em um estudo de 2022, a equipe demonstrou que a visão tradicional das quilhas de cratons flutuantes implica que a maioria dos cratons da Terra estaria situada a cerca de 3 quilômetros acima da superfície do mar, enquanto, na realidade, sua elevação é de apenas alguns 100 metros. Isso requer que o manto litosférico abaixo da crosta tenha densidade alta o suficiente para puxar a superfície para baixo em cerca de 2 quilômetros, disse Liu.
Em outro estudo, a equipe usou medições de campo de gravidade para identificar a estrutura de densidade das quilhas do craton para descobrir que a porção inferior da quilha do manto é provavelmente onde reside o material de alta densidade, implicando um perfil de densidade crescente abaixo dos cratons. .
No novo artigo, a equipe mostra que a porção inferior da quilha do manto tem alta densidade e tende a se desprender repetidamente da litosfera acima quando ressurgências do manto, chamadas plumas, iniciam a separação do supercontinente. As quilhas descascadas – ou delaminadas – podem retornar à base da litosfera depois de aquecerem dentro do manto quente.
“Todo o processo é como o que acontece em uma lâmpada de lava, onde o material frio perto da superfície afunda e o material quente perto do fundo sobe”, disse Liu.
Essa história de deformação é expressa em algumas das propriedades geofísicas mais intrigantes observadas na litosfera, relata o estudo.
“Por exemplo, a deformação vertical repetitiva da metade inferior da quilha do manto permite que as ondas sísmicas que vibram a rocha verticalmente viajem mais rápido, em comparação com a metade superior da quilha, que sofreu menos deformação vertical”, disse Liu.
A equipe também determinou que a delaminação do manto fará com que a superfície do cráton suba, levando à erosão.
“Isso se reflete na forte dependência da espessura da crosta terrestre na espessura litosférica, uma observação nunca feita antes deste estudo”, disse Liu. “Em particular, há dois grandes eventos de soerguimento e erosão no passado, quando os supercontinentes Rodinia e Pangea se separaram, o primeiro causando o que é conhecido como a Grande Discordância – uma característica no registro rochoso da Terra que não mostra nenhuma evidência de nova deposição, apenas a erosão profunda do cráton. Esta é a razão pela qual vemos pedaços da antiga crosta inferior expostos na superfície do cráton hoje.”
Com a ajuda de simulações numéricas, a equipe disse que esse estilo de deformação episódica das quilhas do cráton inferior é como as crostas do cráton sobreviveram à longa história geológica.
“Acreditamos que esse novo estilo de vida hipotético dos crátons mudará significativamente a visão das pessoas sobre como os continentes evoluem e como as placas tectônicas operam na Terra”, disse Liu.
Craig Lundstrom, professor de geologia de Illinois, e Yaoyi Wang, Zebin Cao, Lihang Peng e Diandian Peng, alunos de pós-graduação de Illinois; e o professor da Academia Chinesa de Ciências, Ling Chen, contribuíram para este estudo.
A National Science Foundation e a National Natural Science Foundation of China apoiaram esta pesquisa.
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