20/07/2022 - 9:45
Assim como o mel escorrendo lentamente de uma colher, partes da camada rochosa mais externa da crosta da Terra estão afundando continuamente na camada mais fluida do manto do planeta ao longo de milhões de anos. Conhecido como gotejamento litosférico – assim denominado devido à fragmentação do material rochoso que compõe a crosta terrestre e o manto superior – o processo resulta em deformações significativas na superfície, como bacias, dobras da crosta e elevações irregulares.
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Embora o processo seja um conceito relativamente novo no campo de décadas de tectônica de placas, vários exemplos de gotejamento litosférico em todo o mundo foram identificados – o Planalto da Anatólia Central na Turquia e a Grande Bacia no oeste dos EUA, por exemplo. Agora, uma equipe de pesquisadores liderada por geocientistas da Universidade de Toronto (Canadá) confirmou que várias regiões da Cordilheira Central dos Andes, na América do Sul, foram formadas da mesma maneira. Eles fizeram isso usando materiais disponíveis em qualquer loja de ferragens e lojas de materiais de arte.
Deformação confirmada
“Confirmamos que uma deformação na superfície de uma área da Cordilheira dos Andes tem uma grande parte da litosfera abaixo avalanchada”, disse Julia Andersen, doutoranda no departamento de Ciências da Terra na Universidade de Toronto e principal autora de um estudo publicado na revista Communications Earth & Environment.
“Devido à sua alta densidade, ela pingava como xarope frio ou mel mais profundamente no interior do planeta e é provavelmente responsável por dois grandes eventos tectônicos nos Andes Centrais – mudando a topografia da superfície da região em centenas de quilômetros e tanto triturando quanto esticando a própria crosta superficial”, prosseguiu ela. “No geral, os resultados ajudam a definir uma nova classe de placas tectônicas e podem ter implicações para outros planetas terrestres que não possuem placas tectônicas semelhantes à Terra, como Marte e Vênus.”
O gotejamento litosférico ocorre quando partes da camada mais baixa da parte externa da Terra engrossam e começam a pingar no manto abaixo quando aquecidas a uma certa temperatura.
À medida que os fragmentos afundam no manto inferior, primeiramente formam uma bacia na superfície que mais tarde surge quando o peso abaixo se rompe e afunda ainda mais nas profundezas do manto. Isso resulta em um movimento ascendente da massa de terra por centenas de quilômetros.
Diferenças entre planaltos
O Planalto Andino Central é definido pelos altos planaltos de Puna e Altiplano e foi formado pela primeira vez quando a placa de Nazca deslizou sob a placa Sul-Americana durante o bem documentado processo de subducção das placas tectônicas, durante o qual uma porção da mais pesada das duas placas tectônicas afunda no manto quando convergem.
Estudos anteriores sugeriram, no entanto, que a ascensão subsequente da topografia dos Andes Centrais não foi uniforme no tempo, mas foi construída através de pulsos esporádicos de elevação ao longo da Era Cenozoica, que começou aproximadamente 66 milhões de anos atrás.
Estimativas geológicas indicam que o tempo relativo e o mecanismo de soerguimento na região e os estilos de deformação tectônica são diferentes entre os planaltos de Puna e Altiplano. O Planalto de Puna caracteriza-se pela altitude média mais elevada e inclui várias bacias isoladas do interior, como a Bacia de Arizaro (Salar de Arizaro, na Argentina) e a Bacia do Atacama (Chile), e distintos centros vulcânicos.
“Vários estudos invocam a remoção da litosfera para explicar a deformação superficial generalizada e não relacionada à subducção e a evolução dos platôs”, disse o professor de ciências da Terra dr. Russell Pysklywec, coautor do estudo e orientador de doutorado de Andersen. “Além disso, o encurtamento da crosta no interior da Bacia de Arizaro está bem documentado por dobras e falhas de impulso locais, mas a bacia não é delimitada por limites conhecidos de placas tectônicas, indicando que há um processo geodinâmico mais localizado ocorrendo.”
Nova visão
Os geocientistas usaram o registro de rochas sedimentares para rastrear mudanças na elevação da superfície dos Andes Centrais desde a época do Mioceno, aproximadamente 18 milhões de anos atrás. A imagem sísmica fornece uma imagem remota do interior da Terra, como um ultrassom para um corpo humano, iluminando uma nova visão das estruturas de gotejamento litosféricas.
Andersen e seus colegas dizem que estudos geológicos anteriores adiantam evidências de gotejamento litosférico na região, mas os processos dinâmicos de gotejamento litosférico e seu papel na condução da tectônica de superfície local nesses supostos casos geológicos são incertos. Na maioria das vezes, as previsões de modelos geodinâmicos não foram testadas no contexto de observações geológicas ou geofísicas regionais diretas.
Assim, a equipe começou a desenvolver modelos laboratoriais analógicos com restrições geológicas e geofísicas para recriar o que aconteceu ao longo de milhares de séculos e testar sua hipótese de que a evolução topográfica e tectônica das bacias do interior dos Andes Centrais foi causada por processos de gotejamento litosférico.
Experimentos inovadores
“Reconhecendo as enormes escalas de tempo e comprimento envolvidas nesses processos – milhões de anos e centenas de quilômetros –, criamos experimentos de laboratório tridimensionais inovadores usando materiais como areia, argila e silicone para criar modelos analógicos em escala dos processos de gotejamento”, disse Andersen. “Era como criar e destruir cinturões de montanhas tectônicas em uma caixa de areia, flutuando em uma piscina simulada de magma – tudo sob condições incrivelmente precisas de medição submilimétrica.”
Os modelos foram construídos dentro de um tanque de Plexiglass com um conjunto de câmeras posicionadas acima e ao lado do tanque para capturar quaisquer alterações. O tanque foi primeiramente preenchido com polidimetilsiloxano (PDMS) – um fluido de polímero de silicone aproximadamente 1.000 vezes mais espesso que o xarope de bordo – para servir como manto inferior da Terra. Em seguida, a seção sólida superior do manto foi replicada usando uma mistura de PDMS e massa de modelar e colocada no tanque em cima do manto. Finalmente, uma camada semelhante a areia feita de uma mistura de esferas de cerâmica de precisão e esferas de sílica foi colocada no topo para servir como crosta terrestre.
Os pesquisadores ativaram o modelo inserindo uma semente de alta densidade no PDMS e na camada de argila de modelagem, para iniciar um gotejamento posteriormente puxado para baixo pela gravidade. As câmeras fora do tanque funcionavam continuamente, capturando uma imagem de alta resolução aproximadamente a cada minuto.
Mudança gradual
“O gotejamento ocorre ao longo de horas, então você não veria muita coisa acontecendo de um minuto para o outro”, contou Andersen. “Mas se você verificasse a cada poucas horas, veria claramente a mudança – só requer paciência.” O estudo apresenta instantâneos a cada 10 horas para ilustrar o progresso do gotejamento.
Os pesquisadores então cruzaram o tamanho do gotejamento e os danos à crosta de réplica em intervalos de tempo selecionados para ver como seus processos em escala correspondiam aos registros sedimentares das áreas em questão ao longo de milhões de anos.
“Comparamos os resultados do nosso modelo com estudos geofísicos e geológicos realizados nos Andes Centrais, particularmente na Bacia do Arizaro, e descobrimos que as mudanças na elevação da crosta causadas pelo gotejamento em nossos modelos acompanham muito bem as mudanças na elevação da Bacia do Arizaro”, afirmou Andersen. “Também observamos o encurtamento da crosta com dobras no modelo, bem como depressões semelhantes a bacias na superfície, por isso estamos confiantes de que um gotejamento é muito provavelmente a causa das deformações observadas nos Andes.”
Os pesquisadores sugerem que as descobertas visam esclarecer a ligação entre os processos do manto e a tectônica da crosta, e como esses processos geodinâmicos podem ser interpretados com episódios observados ou inferidos de remoção litosférica. “As descobertas mostram que a litosfera pode ser mais volátil ou fluida do que acreditávamos”, disse Pysklywec.
