Fontes de diamantes que irrompem do centro da Terra estão revelando a história perdida dos supercontinentes
Os diamantes parecem atingir a superfície da Terra em enormes erupções vulcânicas quando os supercontinentes se rompem e se formam quando os continentes se unem.
No crepúsculo do Cretáceo, há 86 milhões de anos, uma fissura vulcânica no que hoje é a África do Sul ganhou vida. Abaixo da superfície, o magma proveniente de centenas de quilômetros de profundidade disparou para cima tão rapidamente como um carro na autoestrada – se esse carro estivesse a atravessar rocha sólida – mastigando rochas e minerais e transportando-os para a superfície numa avalanche inversa.
A aparência disso na superfície se perdeu na história, mas pode ter sido tão dramática quanto a erupção do Monte Vesúvio. O que deixou para trás foi uma série de tubos cheios de rochas ígneas em forma de cenoura sob colinas brancas baixas e desgastadas pelo tempo.
Em 1869, a descoberta por um pastor de uma rocha enorme e brilhante na margem de um rio próximo catapultaria esta paisagem despretensiosa para a infâmia. A rocha era um enorme diamante que viria a ser conhecido como a Estrela de África, e as colinas brancas escondiam o que se tornaria a Mina Kimberley, o epicentro da corrida aos diamantes na África do Sul e possivelmente o maior buraco na Terra alguma vez escavado à mão.
Graças à Mina Kimberley, muitas vezes chamada de “The Big Hole”, as formações onde os diamantes são encontrados são agora conhecidas como kimberlitos. As formações estão espalhadas por todo o mundo, da Ucrânia à Sibéria e à Austrália Ocidental , mas são relativamente pequenas e raras. O que os torna especiais é que seus magmas vêm das profundezas. Ainda há dúvidas sobre a profundidade exata, mas sabe-se que surgem abaixo das bases dos continentes, na fronteira do manto quente e em convecção. Alguns podem originar-se ainda mais profundamente, na transição entre o manto superior e inferior.
Relacionado: O que há dentro da Terra?
Como tal, estes magmas exploram rochas muito profundas e muito antigas e interagem com outros processos que ocorrem apenas nas profundezas da Terra – nomeadamente, a formação de diamantes. Para cristalizar o carbono antigo em diamante duro e brilhante, é necessária uma grande pressão, por isso estas gemas formam-se pelo menos 150 quilômetros abaixo, nas camadas mais profundas da litosfera, o termo científico para a crosta e o manto superior relativamente rígido. Alguns, conhecidos como diamantes sublitosféricos, formam-se ainda mais profundamente, até cerca de 700 km. Os kimberlitos, nas suas viagens eruptivas até à superfície, capturam diamantes e arrastam-nos para a crosta superior, entregando-os relativamente ilesos e por vezes até contendo bolsas de fluido do próprio manto.
Os investigadores sabem há muito tempo que, à medida que as placas tectônicas se movem umas sobre as outras, arrastam o carbono da superfície para profundezas onde pode cristalizar-se em diamante. Agora, eles estão começando a perceber que o que desce deve (às vezes) subir, e que esse reaparecimento do carbono – agora comprimido em gemas brilhantes – também está ligado aos movimentos das placas tectônicas. Em particular, os diamantes parecem explodir quando os supercontinentes se desintegram.
"Embora estes sejam processos diferentes, juntos os diamantes e o kimberlito podem nos informar sobre o ciclo de vida dos tempos dos supercontinentes", disse Suzette Timmerman , geóloga da Universidade de Berna, na Suíça, que estuda diamantes.
Vindo à superfície
Ninguém jamais viu uma erupção de kimberlito em primeira mão. Houve muito poucas nos últimos 50 milhões de anos, e a erupção mais recente possível, nas colinas Igwisi, na Tanzânia, ocorreu há mais de 10 mil anos. Não só isso, mas o principal material do kimberlito, o mineral olivina, desaparece rapidamente na superfície, disse Hugo Olierook , pesquisador da Universidade Curtin, na Austrália.
Isso torna o estudo dos kimberlitos um desafio. Os cientistas estão perplexos, por exemplo, sobre a química da fonte original da rocha derretida no manto, bem como sobre como os kimberlitos conseguem perfurar os núcleos estáveis do que os geocientistas chamam de "cratons" - as partes espessas do interior dos continentes que geralmente resistem à interrupção.
Vários estudos recentes estão esboçando uma nova explicação para por que isso acontece. A primeira pista é o tempo. Há muito se observa que os pulsos de atividade do kimberlito parecem corresponder ao momento aproximado da ruptura dos supercontinentes, disse Kelly Russell , vulcanologista da Universidade da Colúmbia Britânica, no Canadá. Um estudo de 2018 liderado por Sebastian Tappe , geocientista da Universidade Ártica da Noruega, analisou globalmente esta coincidência de tempo e descobriu que: houve um aumento nas erupções de kimberlitos em torno da ruptura do supercontinente Nuna há cerca de 1,2 mil milhões de anos. há 1 bilhão de anos atrás.
Outro pulso ocorreu entre 600 milhões e 500 milhões de anos atrás, coincidindo com a ruptura do supercontinente Rodínia, de acordo com a pesquisa de 2018, seguido por um pulso menor entre 400 milhões e 350 milhões de anos atrás. Mas o período mais prolífico, responsável por 62,5% de todos os kimberlitos conhecidos, ocorreu entre 250 milhões e 50 milhões de anos atrás. Esse intervalo coincide com a dissolução do supercontinente Pangeia . Para alguns investigadores, isto sugere que os ciclos dos supercontinentes são cruciais para as erupções dos kimberlitos.
“A divisão desses continentes é fundamental para extrair esses diamantes dessas profundezas profundas”, disse Olierook ao WordsSideKick.com.
Olierook e a sua equipa analisaram recentemente as idades de diamantes cor-de-rosa incomuns de uma formação no oeste da Austrália e descobriram que provavelmente vieram à superfície há cerca de 1,3 mil milhões de anos, dentro da janela de ruptura de Nuna . A nova descoberta liga os diamantes à extensão da crosta continental, disse Olierook.
“São essas forças extensionais que permitem que esses pequenos bolsões de magma profundo cheguem ao topo”, disse ele.
A marcha dos kimberlitos
A questão complicada, porém, é como isso acontece. Para obter um kimberlito, existem dois ingredientes principais: rocha profunda e derretida, rica em fluidos, e uma ruptura continental que pode trazer esse derretimento à superfície. Ninguém sabe o que causa a formação do derretimento do kimberlito, mas a química dos kimberlitos é muito diferente daquela da rocha do manto a partir da qual ele derrete. Os kimberlitos também são ricos em voláteis, como água e dióxido de carbono, o que os torna tão flutuantes e de alta velocidade. Eles atravessam a crosta como champanhe passando por uma garrafa aberta, subindo a até 134 km/h. Para efeito de comparação, os magmas que fluem dos vulcões em lugares como o Havaí atingem um máximo de cerca de 21,7 km/h.
Um estudo de agosto de 2023 usou modelagem computacional para descobrir como os kimberlitos podem explodir no coração dos continentes . Os investigadores descobriram que o processo de rifteamento, no qual a crosta continental se separa, foi fundamental. O alongamento cria picos e vales tanto na superfície como na base do continente. Na base, essas bordas irregulares permitem que os materiais quentes do manto subam, e depois esfriem e caiam, criando redemoinhos. Esses redemoinhos misturam materiais da base dos continentes, formando os kimberlitos espumosos e flutuantes, que podem então disparar em direção à superfície, carregando quaisquer diamantes que possam encontrar ao subir.
Este processo começou exatamente onde o continente estava se dividindo, mas a modelagem mostrou que essas regiões irregulares de formação de redemoinhos desestabilizaram áreas vizinhas no cráton, criando a mesma dinâmica cada vez mais perto do interior continental. O resultado foi um padrão de erupções de kimberlitos começando perto da zona do rift, mas marchando gradualmente para áreas de crosta estável. Esta marcha lenta explica por que os pulsos de kimberlito não atingem o pico até um pouco depois do início de uma grande ruptura, disse Thomas Gernon , geólogo da Universidade de Southampton, no Reino Unido, que liderou o estudo.
“Você
verá que esses picos de kimberlitos parecem acontecer depois que
grandes supercontinentes se romperam”, disse ele. "Mas não é apenas uma
coisa de um só golpe; é algo que pode durar muito tempo após a ruptura
dos supercontinentes."
Os kimberlitos podem ser bastante comuns nas bases dos continentes, disse Tappe, cujo estudo de 2018 sobre kimberlitos e rupturas de supercontinentes chegou a conclusões semelhantes às de Gernon. Tappe e a sua equipa descobriram que estes derretimentos podem ter sido particularmente proeminentes durante a dissolução da Pangéia, porque o manto, que tem vindo a arrefecer lentamente desde a solidificação da Terra, atingiu a temperatura certa há cerca de 250 milhões de anos para dominar os derretimentos do tipo kimberlito. Antes desse período, as rochas daquela região podem ter sido demasiado quentes para obterem aquela combinação de material fundido e volátil que torna os kimberlitos tão eruptivos. Esta pode ser uma das razões pelas quais a maioria das minas de diamantes de kimberlito datam da dissolução da Pangéia.
Mensagens em um diamante
Como atestam as colinas brancas e opacas que outrora cobriram a Mina Kimberley, os próprios kimberlitos não podem dizer muito sobre o manto onde se originaram. Eles desaparecem em poucos anos, perdendo muito do que os torna interessantes em nível químico. No entanto, os diamantes transportados dentro dos kimberlitos são uma história diferente. Eles têm suas próprias histórias de formação que não coincidem com a formação do próprio magma kimberlito. Mas os seus encontros casuais a centenas de quilómetros abaixo da superfície significam que pedaços do manto que de outra forma nunca veriam a luz do dia podem chegar às mãos humanas.
Esses pedaços são bolsas microscópicas de fluido da época em que os diamantes se formaram. Muitas dessas “inclusões” datam de centenas de milhões de anos, enquanto alguns espécimes contam com idades na casa dos bilhões . Além disso, alguns desses diamantes formam-se muito profundamente no manto, de modo que certas pedras podem transportar materiais desde a fronteira entre o manto e o núcleo.
"Apenas em kimberlitos podemos ver amostras provenientes de 400 quilómetros [250 milhas], até 2.000 quilómetros [1.200 milhas]", disse Maya Kopylova, professora de exploração de diamantes na Universidade da Colúmbia Britânica. "Nenhum outro magma na Terra faz isso."
Relacionado: Qual é a pedra preciosa de formação mais profunda da Terra?
Embora a erupção dos diamantes possa traçar uma história de ruptura de supercontinentes, a sua formação também pode fornecer uma pista sobre como os continentes se unem. Num estudo publicado em outubro de 2023 na revista Nature , Timmerman estudou diamantes do Brasil e da Guiné que se formaram entre 186 e 434 milhas de profundidade (300 a 700 km). Ao datar inclusões fluidas nos diamantes, Timmerman e os seus colegas estimaram que os diamantes se formaram há cerca de 650 milhões de anos, quando o supercontinente Gondwana estava a formar-se. Os diamantes provavelmente aderiram à base do continente e permaneceram lá por milênios até que Gondwana se desfez durante o período Cretáceo e os kimberlitos os trouxeram à superfície, disse Timmerman à WordsSideKick.com.
O que é importante sobre estes diamantes superprofundos, disse Timmerman, é que eles ajudam a explicar como os continentes crescem. Os supercontinentes são construídos quando a crosta oceânica passa por baixo da crosta continental. Este processo, denominado subducção, aproxima dois continentes em lados opostos de um oceano. Essa mesma subducção leva o carbono às profundezas, onde pode ser comprimido em diamante.
No manto, pedaços dessas placas em subducção podem tornar-se flutuantes e subir de volta, carregando consigo diamantes superprofundos, explicou Timmerman. Este material pode aderir às bases dos continentes durante milénios, ajudando-os a crescer a partir de baixo. Também pode explicar como os diamantes superprofundos pousam em um local onde um kimberlito pode capturá-los.
“Os diamantes profundos podem nos informar mais sobre os processos de subducção, convecção do manto, interações líquido-rocha e outros processos que acontecem abaixo da crosta durante os ciclos dos supercontinentes”, disse Timmerman.
Há muitas outras perguntas a serem respondidas, acrescentou ela. Por exemplo, os cientistas ainda não sabem como as placas subduzidas alteram as bases dos supercontinentes e se isso afeta quanto tempo dura um supercontinente antes de se romper. Outra questão em aberto é se este material crustal reciclado influencia quando e onde os magmas kimberlitos se formam.
Os diamantes antigos também podem nos contar sobre outros marcos na história caótica da Terra.
Alguns diamantes são forjados a partir do carbono que foi incorporado à Terra após sua formação, disse Olierook, enquanto outros se formam a partir do carbono da vida antiga, arrastado junto com placas de crosta subduzida. É possível saber qual processo formou os diamantes analisando a estrutura molecular do carbono nas inclusões de diamante. Estas inclusões podem, portanto, guardar segredos sobre números nebulosos na história da Terra, como quando começou a subducção generalizada ou quando a vida nos oceanos se tornou predominante.
Mas, para obter essas respostas, os pesquisadores precisarão descobrir melhor a idade dos diamantes. E eles precisarão de mais diamantes que sejam antigos e das profundezas mais profundas.
"Voltando no tempo, desde a ruptura mais recente do supercontinente até as anteriores", disse Olierook, "suspeito fortemente que ainda há muito a ser descoberto."
Nenhum comentário:
Postar um comentário
Observação: somente um membro deste blog pode postar um comentário.