Bukan Terbentuk oleh Proses Tektonik Lempeng

Wilayah Pilbara yang terpencil di Australia Barat bagian utara adalah salah satu blok kerak benua tertua di Bumi. Para peneliti dari Universitas Teknologi Queensland telah mengeahui bagaimana terbentuknya, sebagaimana dijelaskan dalam penelitian yang dipublikasikan hari ini di Nature Geoscience pada April 2028.

Menurut David Murphy, Dosen Geosains, Universitas Teknologi Queensland, wilayah ini terkenal akan sejarah Aborigin kuno yang kaya yang telah berlangsung setidaknya selama 40.000 tahun. Wilayah ini juga memiliki ekosistem yang sangat beragam, dengan banyak spesies yang tidak ditemukan di tempat lain.

Arsitektur kerak kuno ini mengarah ke lanskap yang khas jika dilihat dari atas, dengan fitur oval berwarna terang yang merupakan kubah granit yang dikelilingi oleh sabuk gelap batuan vulkanik dan sedimen, yang dikenal sebagai sabuk batu hijau.

“Wilayah Pilbara mulai terbentuk lebih dari 3,6 miliar tahun lalu dan penelitian kami mendukung gagasan bahwa batuannya tidak terbentuk melalui proses tektonik lempeng yang kita lihat saat ini,” kata Murphy dalam tulisan di laman The Conversation.

Dalam tektonik lempeng, lapisan terluar Bumi terdiri dari "lempeng tektonik" kaku yang terfragmentasi yang bergerak melintasi permukaan planet, berinteraksi di batas-batasnya. Kerak baru terbentuk dan hancur di batas lempeng dan proses ini terkait dengan sebagian besar aktivitas vulkanik dan gempa bumi Bumi saat ini.

Batas lempeng umumnya terdiri dari segmen yang cukup lurus, panjangnya ratusan kilometer. Saksikan rangkaian panjang gunung berapi di sepanjang pantai barat Amerika Selatan. Jadi mengapa bebatuan di Pilbara menunjukkan geometri granit-batu hijau yang tidak biasa ini?

Dalam penelitian mereka, tim merinci bagaimana bebatuan ini terbentuk, menggambarkan serangkaian peristiwa "pembalikan gravitasi" yang memengaruhi kerak kuno di Pilbara Timur jauh sebelum proses tektonik lempeng dimulai sekitar 3,2 miliar tahun yang lalu.

Pembalikan gravitasi

Apa yang dimaksud dengan pembalikan gravitasi? Bumi muda sangat panas. Kandungan panasnya yang besar mengakibatkan vulkanisme yang meluas. Bumi terlalu hangat untuk lempeng kaku yang dibutuhkan agar tektonik lempeng dapat beroperasi.

“Bayangkan mengambil sebatang cokelat yang sudah lama terlupakan dari saku Anda, yang kemudian tertekuk dan menetes di jari-jari Anda saat Anda mencoba menikmati camilan,” katanya.

Dari foto formasi besi berlapis berusia setidaknya 3,5 miliar tahun yang menunjukkan deformasi intensif. Hal ini sebagai akibat dari penggulingan gravitasi hingga 3,41 miliar tahun yang lalu.

Daniel Wiemer anggota tim peneliti dari Universitas Australia Barat mengatakan, bumi purba yang panas meletuskan tumpukan tebal lava basal yang membentuk kerak padat yang hampir tidak ditopang oleh mantel di bawahnya.

Dasar kerak yang mendingin ini mengalami pemanasan lebih lanjut dari mantel panas di bawahnya hingga mulai mencair, menghasilkan magma granit yang relatif mengapung. Proses ini menyebabkan stratifikasi proto-kerak purba yang tidak stabil: granit berdensitas rendah dilapisi oleh basal berdensitas tinggi.

Karena panas yang tinggi, kedua lapisan dapat tertekuk dan mengalir, yang menyebabkan ketidakstabilan. Gumpalan granit ingin naik dan basal ingin tenggelam. Para ilmuwan menyebut gumpalan yang naik itu sebagai "gumpalan" dan proses reorganisasi "pembalikan gravitasi."

Di Bumi purba, dengan suhu tinggi dan kerak lunaknya, granit naik melalui kerak tempat ia membentuk kerak yang stabil dan mengapung, sementara sebagian besar kerak basal padat tenggelam ke dalam mantel. Proses ini dilestarikan di Pilbara sebagai kubah granit berbentuk oval dan sisa-sisa kerak basal yang terpelihara sebagai sabuk batu hijau.

Bentang Alam Saat Ini

Di sebelah utara Marble Bar, dengan mengamati struktur batuan, tim menemukan sisa-sisa pembalikan gravitasi tertua yang tercatat di Pilbara. Batuan yang sangat terdeformasi menyimpan jejak pendakian gumpalan granit yang naik dan penurunan kerak vulkanik padat yang terkait.

Observasi lapangan, analisis geokimia, dan model termodinamika peneliti menunjukkan bahwa batuan yang dikumpulkan dari tepi kubah merupakan magma silika tinggi yang awalnya mencair pada kedalaman sekitar 42 km sebelum mengkristal sebagai granit pada kedalaman 20 km.

Penanggalan zirkon dengan uranium-timbal di laboratorium mengungkapkan bahwa batuan ini mengkristal dari 3,6 miliar hingga 3,5 miliar tahun yang lalu.

Batuan yang tergeser secara intens di batas kubah yang menjulang dan batuan vulkanik yang tenggelam mengandung mineral metamorf, titanit, yang terbentuk selama perputaran gravitasi.

“Kami menentukan umur beberapa butir mineral ini dan rata-ratanya berusia 3,42 miliar tahun. Dengan menentukan umur asosiasi batuan perputaran sebelum dan sesudah gravitasi, kami dapat membatasi durasinya hingga periode 40 juta tahun,” ujar dia.

Dengan menggabungkan penelitian mereka dengan karya yang diterbitkan oleh ahli geologi lain, tampaknya Pilbara mengalami setidaknya tiga perputaran gravitasi yang dipisahkan oleh interval 100 juta tahun.

Gambar hamburan elektron dari titanit yang diambil di Fasilitas Riset Analisis Pusat, QUT. Dua gambar di atas adalah gambar magmatik primer yang telah mengalami deformasi dan perubahan selama pembalikan gravitasi. Dua gambar di bawah adalah titanit metamorf yang terbentuk selama pembalikan gravitasi. Bentuk persegi panjang di gambar kanan bawah adalah lubang laser dari proses penanggalan. Lana Wenham, Penulis menyediakan

Setelah pembalikan terakhir 3,2 miliar tahun yang lalu, blok kerak Pilbara akhirnya cukup kuat dan mengapung untuk bertahan dari tektonik lempeng yang berlangsung bahkan hingga saat ini.

“Kami berspekulasi bahwa siklus peristiwa pembalikan di Pilbara adalah padanan kuno dari siklus Wilson 500 hingga 600 juta tahun, satu putaran penuh kerak dari pembentukan hingga kehancuran dalam gaya tektonik lempeng yang ada sejak 3,2 miliar tahun yang lalu,” ujar Murphy.

Pilbara terus menginspirasi para ilmuwan di seluruh dunia untuk menemukan jawaban atas salah satu pertanyaan besar umat manusia: bagaimana alam menyediakan landasan bagi evolusi kehidupan pada akhirnya?

“Kami berencana untuk menguji gagasan tentang siklus pembalikan purba yang menjadi ciri khas di tempat lain di Pilbara dan di benua lain tempat kerak purba terawetkan,” lanjutnya. hay