La remota regione di Pilbara, nell'Australia occidentale settentrionale, è uno dei più antichi blocchi di crosta continentale della Terra, e ora pensiamo di sapere come si è formato, come spiegato nella ricerca pubblicata oggi in Geoscienze naturali .

La regione è ben nota per la sua ricca, antica storia aborigena che si estende su almeno 40, 000 anni. Dispone inoltre di un ecosistema incredibilmente diversificato, con molte specie che non si trovano da nessun'altra parte.

L'architettura di questa antica crosta conduce a un paesaggio caratteristico visto dall'alto, con tratti ovali chiari che sono cupole granitiche circondate da cinture scure di rocce vulcaniche e sedimentarie, note come cinture di pietra verde.

Questa architettura geologica unica testimonia la storia del nostro pianeta.

Miliardi di anni fa

La regione di Pilbara ha iniziato a formarsi più di 3,6 miliardi di anni fa e la nostra ricerca supporta l'idea che le sue rocce non si siano formate attraverso i processi di tettonica a placche che vediamo oggi in funzione.

Nella tettonica delle placche, lo strato più esterno della Terra è costituito da frammenti, rigide "piastre tettoniche" che si spostano sulla superficie planetaria, interagendo ai loro confini. La nuova crosta viene generata e distrutta ai confini delle placche e questo processo è associato alla maggior parte dell'attuale attività vulcanica e sismica della Terra.

I confini delle placche sono generalmente composti da segmenti abbastanza rettilinei, centinaia di chilometri di lunghezza. Testimone della lunga catena di vulcani lungo la costa occidentale del Sud America.

Allora perché le rocce del Pilbara mostrano questa insolita geometria granito-pietra verde?

Nella nostra ricerca dettagliamo come si sono formate queste rocce, descrivendo una serie di eventi di "ribaltamento gravitazionale" che hanno interessato l'antica crosta nella Pilbara orientale ben prima che i processi tettonici a zolle iniziassero circa 3,2 miliardi di anni fa.

Ribaltamento gravitazionale

Che cos'è un ribaltamento gravitazionale? La giovane Terra era bollente. Il suo grande contenuto di calore ha provocato un vulcanismo diffuso. Faceva troppo caldo perché le placche rigide necessarie alla tettonica a zolle funzionassero.

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La calda Terra primitiva ha eruttato spessi cumuli di lave basaltiche che hanno formato una crosta densa a malapena supportata dal mantello sottostante. La base di questa crosta di raffreddamento ha subito un ulteriore riscaldamento dal mantello caldo sottostante fino a quando non ha iniziato a sciogliersi, generando magmi granitici relativamente galleggianti.

Questo processo ha portato ad una stratificazione instabile dell'antica proto-crosta:i graniti a bassa densità sono stati ricoperti da basalti ad alta densità. A causa del calore elevato, entrambi gli strati potrebbero piegarsi e scorrere, portando all'instabilità.

I blob granitici volevano salire e i basalti volevano affondare. Gli scienziati chiamano i blob in aumento "pennacchi" e il processo di riorganizzazione "ribaltamento gravitazionale".

All'inizio della Terra, con le sue alte temperature e la crosta morbida, i graniti si sollevavano attraverso la crosta dove formava una crosta galleggiante e stabile, mentre la maggior parte della densa crosta di basalto affondò nel mantello. Questo processo è conservato nel Pilbara come le cupole di granito di forma ovale e i resti conservati della crosta di basalto come le cinture di pietra verde.

Il paesaggio oggi

A nord di Marble Bar, guardando i tessuti di roccia, abbiamo scoperto i resti del più antico ribaltamento gravitazionale registrato nel Pilbara. Rocce intensamente deformate conservano tracce dell'ascesa di un pennacchio granitico ascendente e della relativa discesa della densa crosta vulcanica.

Le nostre osservazioni sul campo, analisi geochimiche e modelli termodinamici dimostrano che le rocce raccolte dal margine della cupola rappresentano un alto magma siliceo che originariamente si scioglieva a una profondità di circa 42 km prima di cristallizzarsi come graniti a 20 km.

La datazione uranio-piombo dello zircone in laboratorio ha rivelato che queste rocce si sono cristallizzate da 3,6 miliardi a 3,5 miliardi di anni fa.

Le rocce intensamente tranciate al confine della cupola in aumento e le rocce vulcaniche che affondano contengono un minerale metamorfico, titanite, che si è formato durante il ribaltamento gravitazionale.

Abbiamo datato molti di questi grani minerali e hanno una media di 3,42 miliardi di anni.

Datando associazioni rock di ribaltamento sia pre che post gravitazionali, siamo stati in grado di vincolarne la durata a un periodo di 40 milioni di anni.

Combinando la nostra ricerca con il lavoro pubblicato di altri geologi, sembra che il Pilbara abbia sperimentato almeno tre capovolgimenti gravitazionali separati da intervalli di 100 milioni di anni.

Dopo il capovolgimento finale di 3,2 miliardi di anni fa, il blocco crostale di Pilbara era finalmente sufficientemente robusto e galleggiante per sopravvivere alla tettonica a zolle che si è protratta fino ad oggi.

Per saperne di più:Cinque vulcani attivi nella mia lista di controllo dell'"Anello di fuoco" dell'Asia Pacifico in questo momento

Ipotizziamo che la ciclicità degli eventi di ribaltamento nel Pilbara sia l'antico equivalente del ciclo di Wilson da 500 a 600 milioni di anni, un giro completo di crosta dalla formazione fino alla distruzione nello stile tettonico a placche esistente da 3,2 miliardi di anni fa.

Il Pilbara continua a ispirare gli scienziati di tutto il mondo a trovare risposte a una delle grandi domande dell'umanità:in che modo la natura ha fornito la piattaforma per l'eventuale evoluzione della vita?

Abbiamo in programma di testare l'idea dei caratteristici cicli di ribaltamento antichi altrove nel Pilbara e in altri continenti dove è conservata l'antica crosta.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. Leggi l'articolo originale.