Os pesquisadores usaram dados térmicos de quatro locais da América do Norte para determinar a causa do “grande desalinhamento” – uma enorme perda de rocha há cerca de 700 milhões de anos. Crédito: Figura de Calin McDaniel
O movimento do gelo parece ser responsável pela erosão de rochas antigas em todo o planeta.
Novas pesquisas fornecem evidências adicionais de que rochas que representam até um bilhão de anos de tempo geológico foram esculpidas por geleiras antigas durante o período de “bola de neve terrestre” do planeta, de acordo com um estudo publicado em Anais da Academia Nacional de Ciências.
A pesquisa apresenta as últimas descobertas em um debate sobre a causa do “grande desalinhamento” da Terra – um intervalo de tempo no registro geológico associado à erosão de rochas de até 3 milhas de espessura em regiões ao redor do mundo.
“O fato de que tantos lugares não têm rochas sedimentares desse período de tempo foi uma das características mais intrigantes no registro de rochas”, disse C. Brenhen Keeler, professor assistente de ciências da Terra e o primeiro investigador do estudo. “Com essas descobertas, o padrão está começando a fazer mais sentido.”
A enorme quantidade de rocha perdida que veio a ser conhecida como a Grande Não Conformidade foi nomeada pela primeira vez para o Grand Canyon no final do século XIX. A característica geológica óbvia é visível onde as camadas de rochas de períodos de tempo distantes são agrupadas, e muitas vezes é identificada onde as rochas com fósseis estão localizadas diretamente em cima daquelas sem fósseis.
No Lader Canyon, no Colorado, rochas que diferem em idade em cerca de um bilhão de anos se juntam no grande descompasso. Crédito: C. Brenhen Keeler
“Este foi um momento incrível na história da Terra”, disse Callen McDaniel, pesquisador de pós-doutorado em Dartmouth e principal autor do trabalho de pesquisa. “A Grande Incompatibilidade prepara o terreno para a explosão cambriana da vida, que sempre foi desconcertante porque é tão abrupta no registro fóssil – os processos geológicos e evolutivos geralmente são graduais”.
Por mais de um século, os pesquisadores procuraram explicar a causa do tempo geológico perdido.
Nos últimos cinco anos, duas teorias opostas entraram em foco: uma mostra que as rochas foram esculpidas por geleiras antigas durante o período da Terra Bola de Neve, cerca de 700 a 635 milhões de anos atrás. O outro se concentra em uma série de eventos tectônicos de placas durante um período muito mais longo durante a montagem e desintegração do subcontinente indiano Rodinia de cerca de 1 bilhão a 550 milhões de anos atrás.
Uma pesquisa liderada por Keeler em 2019 sugeriu pela primeira vez que a erosão generalizada pelas camadas de gelo continentais durante o período interglacial causou a perda de rochas. Isso foi baseado em agentes geoquímicos que sugeriram que grandes quantidades de erosão em massa correspondem ao período de bola de neve da Terra.
“A nova pesquisa valida e corrobora os resultados do estudo anterior”, disse Keeler. “Aqui fornecemos evidências independentes de resfriamento de rochas e quilômetros de exumação no período criogeniano em uma grande área da América do Norte”.
O estudo baseia-se em uma interpretação detalhada da história térmica para fazer a avaliação.
Brianne Keeler, professora assistente de ciências da terra, à esquerda, e Kallen McDaniel, pesquisadora de pós-doutorado em ciências da terra. Crédito: Eli Burakian/Dartmouth College
A cronologia térmica permite que os pesquisadores estimem a temperatura à qual os cristais minerais são expostos ao longo do tempo, bem como sua localização na crosta continental, observando uma estrutura térmica específica. Essas datas podem fornecer evidências de quando as rochas perdidas foram removidas e quando as rochas atualmente expostas na superfície foram extraídas.
Os pesquisadores usaram várias medições de dados termogravimétricos publicados anteriormente em quatro locais norte-americanos. As regiões, conhecidas como crátons, são partes química e fisicamente estáveis do continente onde a atividade das placas tectônicas não era comum durante esse período.
Executando simulações que procuravam a trajetória temporal da temperatura pela qual as rochas passavam, a pesquisa registrou um sinal em larga escala de resfriamento rápido e de alto volume correspondente a cerca de 2 a 3 milhas de erosão durante as geleiras da Terra Bola de Neve no interior da América do Norte.
“Enquanto outros estudos usaram a termocronologia para questionar a origem glacial, um fenômeno global como o Great Mismatch requer uma avaliação global”, disse McDaniel. “A glaciação é a explicação mais simples para a erosão em uma vasta área durante o período de bola de neve da Terra, pois pensava-se que as camadas de gelo cobriam a maior parte da América do Norte na época e poderiam ter sido escavadoras de rocha eficientes”.
De acordo com a equipe de pesquisa, a teoria concorrente de que a atividade tectônica esculpiu a rocha perdida foi apresentada em 2020, quando um grupo de pesquisa separado questionou se as geleiras antigas erodiram o suficiente para causar a perda maciça de rocha. Embora essa pesquisa também tenha usado a termocronologia, ela aplicou uma técnica alternativa a apenas um sítio tectônico ativo e sugeriu que a erosão ocorreu antes da Terra Bola de Neve.
“O conceito básico é muito simples: algo removeu um grande grupo de rochas, resultando em muito tempo perdido”, disse Keeler. “Nossa pesquisa mostra que a erosão glacial sozinha é responsável nessa escala.”
Segundo os pesquisadores, as novas descobertas também ajudam a explicar as ligações entre a erosão das rochas e o surgimento de organismos complexos há cerca de 530 milhões de anos, durante a explosão cambriana. Acredita-se que a erosão durante o período de bola de neve da Terra depositou sedimentos ricos em nutrientes no oceano que teriam proporcionado um ambiente fértil para os complexos blocos de construção da vida.
O estudo sugere que as duas hipóteses sobre como as rochas erodem não são incompatíveis – é possível que tanto a tectônica quanto a glaciação tenham contribuído para a ruptura do sistema global da Terra durante a formação do Grande Desalinhamento. No entanto, parece que apenas a glaciação poderia explicar a erosão no centro do continente, longe das franjas tectônicas.
“Em última análise, em termos da Grande Não Conformidade, a(s) reconstrução(ões) geralmente aceita(s) do encapsulamento tropical mais concentrado dos continentes Rodnianos, combinada com as condições ambientais únicas para o vôo da vida moderna, pode ter provado ser um momento de chance geológica em contraste com a maioria dos outros na história da Terra”, diz o trabalho de pesquisa.
De acordo com a equipe, esta é a primeira pesquisa a usar uma abordagem de modelagem de cronologia de calor para estudar um período que se estende além de um bilhão de anos. No futuro, a equipe replicará seu trabalho em outros continentes, onde espera testar essas hipóteses sobre como a Grande Não Conformidade é criada e mantida.
De acordo com a equipe, resolver as diferenças na pesquisa é fundamental para entender a história inicial da Terra e as inter-relações entre os processos climáticos, tectônicos e biogeoquímicos.
“O fato de que pode ter havido erosão tectônica ao longo das margens do Cráton não descarta a ocorrência de glaciação”, disse McDaniel. “Desconformidades são características compostas, e nosso trabalho indica que a corrosão criogênica foi um dos principais contribuintes, mas é possível que o desgaste precoce e posterior esteja envolvido na formação da superfície de não conformidade em diferentes lugares. O exame global nos dirá mais.”
Referência: “Restrições de tempo térmico na grande origem da não conformidade” 25 de janeiro de 2022, disponível aqui. Anais da Academia Nacional de Ciências.
DOI: 10.1073/pnas.2118682119
William Guintner da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign. Peter Zeitler de Universidade de Lehigh; e David Schuster de Universidade da California, Berkeley O Berkeley Center for Geosciences atuou como coautor do artigo.