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Ciclo ‘terrestre’ delle rocce confermato dalla sabbia di Papua

Scritto da Leonardo Debbia il 18.02.2021

Su una spiaggia di un’isola remota della Papua Nuova Guinea orientale, situata nel Pacifico sud-orientale a nord dell’Australia, i cristalli di granati contenuti nella sabbia mettono in luce un’importante scoperta geologica.

Come i messaggi in bottiglia che un tempo venivano affidati al mare e che, trasportati dalle onde e dalle correnti, attraversavano gli oceani, così i sedimenti prodotti dall’erosione delle rocce terrestri, oltre a dare indicazioni sul luogo di provenienza, riportano informazioni dal passato.

Spiaggia di sabbia sul'isola di Goodenough, in Papua Nuova Guinea. I granati che la compongono derivano da rocce metamorfiche come gli gneiss (crediti: prof. Paul Fitzgerald)

Spiaggia di sabbia sul’isola di Goodenough, in Papua Nuova Guinea. I granati che la compongono derivano da rocce metamorfiche come gli gneiss (crediti: prof. Paul Fitzgerald)

Nel caso della spiaggia citata, i granelli di sabbia testimoniano la storia dei viaggi compiuti dalla superficie alle profondità terrestri, fino a circa 120 chilometri sotto i nostri piedi, e quindi del ritorno in superficie, su una spiaggia di un’isola, di nuovo sotto forma di granelli di sabbia, ma di diversa composizione mineralogica.

Nel corso di questo viaggio tutto terrestre, il tipo di roccia è infatti cambiato man mano che alcuni minerali si sono sostituiti ad altri o sono andati perduti, oppure altri minerali sono stati inglobati ex novo all’interno dei cristalli di più recente formazione.

Così, dalla composizione dei granati si è in grado di riepilogare la storia delle rocce risultanti e la presenza di nuovi minerali che possono presentarsi solidi (ad esempio, minerali rari come la coesite, una forma di quarzo che si forma ad alte pressioni; liquidi (acqua); e gas (anidride carbonica).

Suzanne Baldwin, professoressa presso il Dipartimento di Scienze della Terra e dell’Ambiente della Syracuse University, Stato di New York, ha guidato molte spedizioni sul campo in Papua Nuova Guinea e i più recenti risultati su questa regione tettonicamente attiva sono appena stati pubblicati sulla rivista Proceedings of National Academy of Sciences (PNAS).

Analizzando la composizione della roccia, i ricercatori ne hanno ricostruito il ciclo percorso, dalla superficie terrestre alle profondità del mantello superiore e quindi il ritorno in superficie a seguito di processi tettonici e sedimentari.

Questa sabbia contiene anche vari componenti-chiave che rivelano quanto velocemente sia avvenuto il riciclaggio.

Nel caso in esame, il passaggio attraverso il ciclo è avvenuto in meno di circa 10 milioni di anni; un tempo che può sembrare molto lungo, ma che per questi processi geologici in realtà è notevolmente breve.

Le sabbie ricche in granati, dette anche ‘sabbie nere‘ sono solo l’ultimo tassello del puzzle che porta a comprendere la geologia di questa regione, l’unico luogo della Terra in cui il ritorno attivo in superficie di rocce metamorfiche ad elevata e/o ultraelevata pressionesi si verifica durante il ciclo stesso, interno alla Terra, che ha generato queste rocce metamorfiche.

Il gruppo internazionale di ricercatori, tra cui Joseph Gonzalez, della Syracuse University, il ricercatore Jan Schonig e il prof. Hilmar von Eynatten, dell’Università di Gottingen (Germania) unitamente al prof. Hugh Davies, dell’Università Nazionale Australiana, ha ricostruito come le inclusioni nelle sabbie scure di Papua possano essere utilizzate per determinare i processi di riciclaggio delle rocce entro le zone limite di placche attive.

Ai confini delle placche attive convergenti, come la zona della Papua Nuova Guinea orientale studiata dal team, nello scontro, una si immerge sotto l’altra, formando una zona di subduzione.

In questo processo, le rocce vengono immerse nelle profondità della litosfera.

Con il trascorrere del tempo, le forze sui margini delle placche possono cambiare e le rocce riemergere in superficie attraverso un processo conosciuto come deformazione litosferica.

I minerali inclusi conservano una traccia della subduzione crustale e della rapida risalita che collega il mantello superiore con i processi di superficie in questi brevi tempi geologici.

Esaminando e confrontando il loro approccio, sia ai sedimenti formati di recente, sia alle rocce, riaffiorate, gli studiosi possono ora osservare e descrivere più accuratamente il ritmo dei processi di riciclaggio delle rocce nel corso della storia della Terra.

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