Rocha alpina revela dinâmica dos movimentos das placas no interior da Terra

Os geocientistas analisam rochas em cinturões de montanhas para reconstruir como elas desciam para as profundezas e depois retornavam à superfície. Esta história de sepultamento e exumação lança luz sobre os mecanismos das placas tectônicas e da construção de montanhas. Certas rochas que afundam no interior da Terra junto com as placas transformam-se em diferentes tipos sob a enorme pressão que ali prevalece. Durante esta metamorfose UHP (UHP: Ultra High Pressure), sílica (SiO₂) na rocha, por exemplo, torna-se coesita, que também é conhecida como polimorfo UHP de SiO₂. Embora quimicamente ainda seja sílica, as redes cristalinas são mais compactadas e, portanto, mais densas. Quando as placas sobem novamente das profundezas, as rochas UHP também vêm à superfície e podem ser encontradas em certos locais das montanhas. A sua composição mineral fornece informações sobre as pressões a que foram expostos durante a sua viagem vertical pelo interior da Terra. Usando a pressão litostática como unidade de medida, é possível correlacionar pressão e profundidade: quanto maior a pressão, mais profundas estavam as rochas.

Até agora, a investigação presumia que as rochas UHP estavam enterradas a uma profundidade de 120 quilómetros. A partir daí, voltaram à superfície junto com as placas. No processo, a pressão ambiente diminuiu a uma taxa estável, isto é, estaticamente. No entanto, um novo estudo realizado pela Goethe University Frankfurt e pelas universidades de Heidelberg e Rennes (França) questiona esta suposição de uma ascensão longa e contínua. Entre os envolvidos no estudo da Goethe University Frankfurt estavam a primeira autora Cindy Luisier, que veio para a universidade com uma bolsa de pesquisa Humboldt, e Thibault Duretz, chefe do Grupo de Trabalho de Modelagem Geodinâmica do Departamento de Geociências. A equipe de pesquisa analisou o xisto branco do Maciço Dora Maira, nos Alpes Ocidentais, Itália. “Xistos brancos são rochas que se formaram a partir da metamorfose UHP de um granito alterado hidrotermicamente durante a formação dos Alpes”, explica Duretz. “O que há de especial neles é a grande quantidade de coesita. Os cristais de coesita no xisto branco têm várias centenas de micrômetros de tamanho, o que os torna ideais para nossos experimentos.” O pedaço de xisto branco do Maciço Dora Maira continha granadas rosadas em matriz branco-prateada composta por quartzo e outros minerais. “A rocha possui propriedades químicas e, portanto, mineralógicas especiais”, diz Duretz. Junto com a equipe, ele analisou cortando primeiro uma fatia muito fina com cerca de 50 micrômetros de espessura e depois colando-a no vidro. Dessa forma, foi possível identificar os minerais ao microscópio. O próximo passo foi a modelagem computacional de áreas específicas e particularmente interessantes.

Essas áreas eram partículas de sílica rodeadas por grãos de granada rosa, nas quais dois SiO₂ polimorfos se formaram. Uma delas foi a coesita, que se formou sob pressão muito alta (4,3 gigapascais). O outro polimorfo de sílica era o quartzo, que ficava como um anel ao redor da coesita. Formou-se sob pressão muito mais baixa (1,1 gigapascais). O xisto branco evidentemente foi primeiro exposto a uma pressão muito alta e depois a uma pressão muito mais baixa. Houve uma diminuição acentuada da pressão ou descompressão. A descoberta mais importante foi que rachaduras em forma de raio irradiavam do SiO₂ inclusões em todas as direções: resultado da transição de fase de coesita para quartzo. O efeito desta transição foi uma grande mudança no volume e causou extensas tensões geológicas na rocha. Isso fez com que a granada envolvesse o SiO₂ fratura de inclusões. “Essas fissuras radiais só podem formar-se se o mineral hospedeiro, a granada, permanecer muito forte”, explica Duretz. “A tais temperaturas, a granada só permanece muito forte se a pressão cair muito rapidamente”. Numa escala de tempo geológica, “muito rapidamente” significa milhares a centenas de milhares de anos. Nesse “curto” período, a pressão deve ter caído de 4,3 para 1,1 gigapascais. Caso contrário, a granada teria se arrastado viscosamente para compensar a mudança no volume do SiO₂ inclusões, em vez de formar fissuras.

De acordo com Duretz, a suposição anterior de que a rocha UHP atinge uma profundidade de 120 quilômetros parece menos provável tendo em vista esta rápida descompressão porque a subida de tal profundidade ocorreria durante um longo período de tempo, o que não equivale à alta descompressão taxa, ele diz. “Presumimos que o nosso xisto branco se encontra a uma profundidade de apenas 60 a 80 quilómetros”, diz o geocientista. E os processos em curso no interior da Terra também podem ser bastante diferentes do que se supunha no passado. Que as unidades rochosas se movam continuamente para cima ao longo de grandes distâncias, desde uma profundidade de 120 quilómetros até à superfície, também parece menos provável do que se pensava anteriormente. “Nossa hipótese é que, em vez disso, ocorreram processos tectônicos rápidos, que levaram a deslocamentos verticais mínimos das placas.” Podemos imaginar assim, diz ele: as placas subitamente subiram um pouco no interior da Terra – e como resultado a pressão em torno da rocha UHP diminuiu num tempo relativamente curto.