Pequenos cristais capturam milhões de anos de história da cordilheira – um geólogo escava o Himalaia com um microscópio

O Himalaia permanece como A cordilheira mais alta da Terra, possivelmente o mais alto de todos os tempos.Como isso se formou?Por que é tão alto?

Você pode pensar que a compreensão de grandes cadeias de montanhas requer grandes medições – talvez imagens de satélite mais de dezenas ou centenas de milhares de quilômetros quadrados.Embora os cientistas certamente utilizem dados de satélite, muitos de nós, incluindo eu, estude a maior das cadeias de montanhas confiando nas menores medidas em minerais minúsculos que cresceu à medida que a cordilheira se formou.

Esses minerais são encontrados em rochas metamórficas – rochas transformadas por calor, pressão ou ambos.Uma das grandes alegrias no estudo de rochas metamórficas reside em microanálise de seus minerais.Com medições em escalas menores que a espessura de um fio de cabelo humano, podemos desvendar a idade e as composições químicas escondidas dentro de pequenos cristais para compreender os processos que ocorrem em uma escala colossal.

Medindo elementos radioativos

Os minerais que contêm elementos radioativos são de especial interesse porque esses elementos, chamados pais, decaem a taxas conhecidas para formar elementos estáveis, chamados filhos.Por medindo a proporção de pai para filha, podemos determinar a idade de um mineral.

Com a microanálise, podemos até medir diferentes idades em diferentes partes de um cristal para determinar diferentes estágios de crescimento.Ao vincular a química de diferentes zonas dentro de um mineral a eventos na história de uma cordilheira, os pesquisadores podem inferir como a cordilheira foi formada e com que rapidez.

Minha equipe de pesquisa e eu analisamos e imaginamos um grão único de monazita metamórfica de rochas que coletamos na região de Annapurna, no centro do Nepal.Embora tenha apenas 1,75 mm (0,07 polegadas) de comprimento, este é um cristal gigantesco para os padrões dos geólogos – cerca de 30 vezes maior que os cristais de monazita típicos.Nós o apelidamos de “Monzilla”.

Usando um microanalisador de sonda eletrônica, coletamos e visualizamos dados sobre a concentração de tório – elemento radioativo, semelhante ao urânio – no cristal.As cores mostram a distribuição do tório, onde o branco e o vermelho indicam concentrações mais altas, enquanto o azul e o roxo indicam concentrações mais baixas.Os números sobrepostos à imagem representam a idade em milhões de anos.

A datação com chumbo de tório mede a proporção entre o tório pai e o chumbo filho;esta proporção depende da taxa de decaimento do tório e da idade do cristal.Vemos que duas zonas diferentes estão presentes na amostra:um núcleo de aproximadamente 30 milhões de anos com altas concentrações de tório e uma borda irregular de aproximadamente 10 milhões de anos com baixas concentrações de tório.

O que essas idades significam?

Como o índio placa tectônica avança para o norte na Ásia, as rochas são primeiro enterradas profundamente e depois empurradas para o sul em enormes falhas.Estas falhas são atualmente responsável por alguns dos terremotos mais catastróficos do nosso planeta.Como exemplo, em 2015, a magnitude 7,8 Terremoto Gorkha no centro do Nepal provocaram deslizamentos de terra que destruíram a cidade de Langtang, onde trabalhei cerca de uma dúzia de anos antes.Estima-se que 329 pessoas morreram lá e apenas 14 sobreviveram.

Nossas análises químicas deste cristal de monazita e de amostras próximas indicam que essas rochas foram enterradas profundamente sob falhas de impulso, fazendo com que derretessem parcialmente e formassem o núcleo de monazita com cerca de 30 milhões de anos.Cerca de 10 milhões de anos atrás, as rochas foram transportadas por uma grande falha de impulso, formando a borda monazita.Estes dados mostram que a construção de cadeias de montanhas leva muito tempo – pelo menos 30 milhões de anos, neste caso – e que as rochas basicamente circulam através delas.

Ao estudar rochas em outros locais, podemos mapear o movimento desses impulsos e compreender melhor as origens do Himalaia.