De afgelegen Pilbara-regio in het noorden van West-Australië is een van de oudste blokken continentale korst op aarde, en we denken nu te weten hoe het gevormd is, zoals uitgelegd in onderzoek dat vandaag is gepubliceerd in Natuur Geowetenschappen .

De regio staat bekend om zijn rijke, oude Aboriginal geschiedenis die zich uitstrekt over minstens 40, 000 jaar. Het beschikt ook over een ongelooflijk divers ecosysteem, met veel soorten die nergens anders voorkomen.

De architectuur van deze oude korst leidt tot een onderscheidend landschap van bovenaf gezien, met lichtgekleurde ovale kenmerken die granieten koepels zijn, omringd door donkere gordels van vulkanisch en sedimentair gesteente, bekend als greenstone belts.

Deze unieke geologische architectuur getuigt van de geschiedenis van onze planeet.

Miljarden jaren geleden

De Pilbara-regio begon zich meer dan 3,6 miljard jaar geleden te vormen en ons onderzoek ondersteunt het idee dat de rotsen niet zijn gevormd door de plaattektoniekprocessen die we vandaag in werking zien.

Bij platentektoniek, de buitenste laag van de aarde bestaat uit gefragmenteerde, stijve "tektonische platen" die over het planeetoppervlak drijven, interactie aan hun grenzen. Nieuwe korst wordt gegenereerd en vernietigd aan plaatgrenzen en dit proces wordt geassocieerd met de meeste huidige vulkanische en aardbevingsactiviteit van de aarde.

De plaatgrenzen zijn over het algemeen samengesteld uit vrij rechte segmenten, honderden kilometers lang. Wees getuige van de lange keten van vulkanen langs de westkust van Zuid-Amerika.

Dus waarom vertonen de rotsen in de Pilbara deze ongewone graniet-groensteen-geometrie?

In ons onderzoek beschrijven we hoe deze rotsen zijn gevormd, het beschrijven van een reeks "gravitationele omwenteling"-gebeurtenissen die de oude korst in de East Pilbara beïnvloedden ruim voordat plaattektonische processen ongeveer 3,2 miljard jaar geleden begonnen.

Zwaartekrachtomkering

Wat is een zwaartekrachtomkering? De jonge aarde was gloeiend heet. De grote warmte-inhoud resulteerde in wijdverbreid vulkanisme. Het was te warm voor de harde platen die nodig waren om platentektoniek te laten werken.

Stel je voor dat je een lang vergeten chocoladereep uit je zak haalt, die vervolgens buigt en over je vingers druipt terwijl je probeert te genieten van een snack. (Moderne borden lijken op een koude chocoladereep die zo uit de koelkast komt:hij buigt niet en breekt niet als je een hoekje wilt.)

De hete vroege aarde barstte uit in dikke stapels basaltlava's die een dichte korst vormden die nauwelijks werd ondersteund door de onderliggende mantel. De basis van deze verkoelende korst werd verder verwarmd door de hete mantel eronder totdat hij begon te smelten, het genereren van relatief drijvende granieten magma's.

Dit proces leidde tot een onstabiele gelaagdheid van de oude proto-korst:graniet met een lage dichtheid werd bedekt door basalt met een hoge dichtheid. Door de hoge hitte, beide lagen kunnen buigen en vloeien, leidt tot instabiliteit.

De granieten klodders wilden opstijgen en de basalt wilden zinken. Wetenschappers noemen de opkomende klodders "pluimen" en het reorganisatieproces "zwaartekrachtomwenteling".

In de vroege aarde, met zijn hoge temperaturen en zachte korst, de granieten stegen op door de korst waar het een drijvende stabiele korst vormde, terwijl het grootste deel van de dichte basaltkorst in de mantel zonk. Dit proces is in de Pilbara bewaard gebleven als de ovale granieten koepels en de bewaarde overblijfselen van de basaltkorst als de groensteengordels.

Het landschap vandaag

ten noorden van Marble Bar, door naar steenweefsels te kijken, we ontdekten de overblijfselen van de oudste geregistreerde zwaartekrachtomwenteling in de Pilbara. Intens vervormde rotsen behouden sporen van het opstijgen van een stijgende granietpluim en de bijbehorende neergang van de dichte vulkanische korst.

Onze veldwaarnemingen, geochemische analyses en thermodynamische modellen tonen aan dat gesteenten verzameld aan de rand van de koepel een hoog silicamagma vertegenwoordigen dat oorspronkelijk smolt op een diepte van ongeveer 42 km voordat het kristalliseerde als graniet op 20 km.

Uranium-looddatering van zirkoon in het laboratorium onthulde dat deze rotsen kristalliseerden van 3,6 miljard tot 3,5 miljard jaar geleden.

De intens afgeschoven rotsen aan de grens van de stijgende koepel en dalende vulkanische rotsen bevatten een metamorf mineraal, titaniet, die gevormd zijn tijdens de omwenteling van de zwaartekracht.

We dateerden verschillende van deze mineraalkorrels en ze zijn gemiddeld 3,42 miljard jaar oud.

Door zowel pre- als post-gravitationele omwentelingsrotsassociaties te dateren, we waren in staat om de duur ervan te beperken tot een periode van 40 miljoen jaar.

Door ons onderzoek te combineren met het gepubliceerde werk van andere geologen, het lijkt erop dat de Pilbara ten minste drie omwentelingen van de zwaartekracht heeft meegemaakt, gescheiden door intervallen van 100 miljoen jaar.

Na de definitieve omwenteling 3,2 miljard jaar geleden, het Pilbara-korstblok was eindelijk voldoende robuust en drijvend om platentektoniek te overleven, zelfs tot vandaag.

Lees meer:​​Vijf actieve vulkanen op mijn Asia Pacific 'Ring of Fire' watch-list nu

We speculeren dat de cycliciteit van omwentelingsgebeurtenissen in de Pilbara het oude equivalent is van de 500 tot 600 miljoen jaar durende Wilson-cyclus, een volledige ronde korst van vorming tot vernietiging in de platentektoniekstijl die sinds 3,2 miljard jaar geleden bestaat.

De Pilbara blijft wetenschappers over de hele wereld inspireren om antwoorden te vinden op een van de grote vragen van de mensheid:hoe bood de natuur het platform voor de uiteindelijke evolutie van het leven?

We zijn van plan om het idee van karakteristieke oude omwentelingscycli te testen elders in de Pilbara en op andere continenten waar oude korst bewaard is gebleven.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het originele artikel.