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GEOLOGÍA

Cordillera transcontinental

Una cadena montañosa formada hace 610 millones de años habría impulsado la evolución de la vida compleja en el planeta

Un Himalaya primitivo: la cadena montañosa de 2.500 kilómetros de extensión se habría elevado hace 610 millones de años entre Brasil y África, cuando varios de los continentes actuales aún se encontraban agrupados en el supercontinente Gondwana

DEPARTAMENTO DE GEOLOGÍA / UFRJ-CENPES/ PETROBRASUn Himalaya primitivo: la cadena montañosa de 2.500 kilómetros de extensión se habría elevado hace 610 millones de años entre Brasil y África, cuando varios de los continentes actuales aún se encontraban agrupados en el supercontinente GondwanaDEPARTAMENTO DE GEOLOGÍA / UFRJ-CENPES/ PETROBRAS

El hallazgo de ciertas rocas en el nordeste brasileño y en países africanos indica que, hace 610 millones de años, montañas tan imponentes como las del actual Himalaya emergieron en el supercontinente conocido con el nombre de Gondwana. El surgimiento de esa cordillera antigua, con casi 2.500 kilómetros de extensión, corresponde al primer momento de la historia de la Tierra en el cual una cadena montañosa de esa magnitud contó con las condiciones para elevarse, generando repercusiones que podrían ir más allá de la geología. Los nutrientes provenientes de esas supermontañas habrían llegado hasta los océanos e impulsado la evolución de los primeros seres vivos complejos, con organismos pluricelulares.

La existencia remota de ese “Himalaya afrobrasileño” fue descrita en un artículo publicado en octubre en la revista Nature Communications, en un trabajo conjunto entre expertos de Brasil, Australia y Francia. El primer autor del estudio es Carlos Ganade de Araújo, del Servicio Geológico de Brasil (SGB), en Río de Janeiro. Araújo concluyó recientemente su doctorado en la Universidad de São Paulo (USP), bajo la supervisión de Umberto Cordani, otro de los autores de la investigación, luego de pasar una temporada en el laboratorio de Daniela Rubatto, en la Universidad Nacional de Australia, y en el de Renaud Caby, en la Universidad de Montpellier II. Más allá de las muestras brasileñas, los geólogos analizaron rocas halladas en Togo y en Mali, países situados en África Occidental.

“La conexión entre la formación de montañas de ese tipo y el surgimiento de la vida compleja es algo que varios trabajos previos ya proponían”, comenta Araújo. “Lo novedoso de nuestro trabajo consiste en mostrar que el surgimiento de ese arco montañoso fue sincrónico, dentro del margen de error de las técnicas utilizadas para medir ese timing, y que el mismo coincide con la aparición de la fauna ediacárica [Ediacárico es el nombre que se le dio al período geológico en el que ocurrió la primera gran proliferación de vida pluricelular]”.

Allá y acá: rocas del interior de Ceará...

RENAUD CABY / UNIVERSIDADE DE MONTPELLIER IIAllá y acá: rocas del interior de Ceará…RENAUD CABY / UNIVERSIDADE DE MONTPELLIER II

La cadena montañosa habría surgido a partir de la colisión entre dos grandes bloques de la corteza terrestre: por un lado, había un área que incluía bloques rocosos que actualmente forman parte de África Central, del Sahara y de la cuenca del río São Francisco, y por el otro, una región en la cual se encontraban fusionados bloques de la actual áfrica Occidental y de la cuenca del río Amazonas. Araújo y Miguel Basei, también de la USP, recogieron las muestras de esas rocas en Forquilha, una localidad cercana a Sobral, en el interior de Ceará, en un área de selva tropical próxima a la villa de Lato, en Togo, y en afloramientos rocosos en medio de las arenas del Sahara, en Mali. Esos tres sitios están emplazados a lo largo de una fractura geológica profunda ‒el denominado Corredor Tectónico Transbrasiliano-Kandi, muy estudiado por el equipo de la USP y por el grupo de Reinhardt Fuck y Márcio Pimentel, de la Universidad de Brasilia‒, resultado de la colisión entre los bloques rocosos que habrían dado origen al Himalaya afrobrasileño.

Cápsulas del tiempo
La relativa precisión en la datación de minerales tan antiguos sólo es posible merced a la presencia de circones, unos cristales ricos en elementos químicos radioactivos, como por ejemplo el uranio. Cada ejemplar de circón, al formarse, funciona como una especie de cápsula del tiempo. Una vez que se transforma en cristal sólido luego del enfriamiento del magma, el material alberga una determinada concentración de uranio, que por medio de la pérdida lenta y constante de partículas subatómicas, típica de los elementos radioactivos, se transforma en elementos químicos más livianos, tales como el torio y el plomo, a una tasa conocida. “Luego de la cristalización, el mineral ya no intercambia átomos de uranio con el medio externo, como si la estructura cristalina fuera un sistema cerrado”, explica Lêda Maria Fraga, quien también trabaja en el SGB y es autora de un estudio que identificó algunos de los circones más antiguos hallados en el mundo.

Los investigadores miden entonces la concentración de las variedades (isótopos) del elemento químico plomo derivadas del uranio y calculan cuánto tiempo antes se formó el circón. También se pudo determinar que las rocas brasileñas y africanas que albergan los circones se formaron en ambientes con altísima presión, a profundidades superiores a 90 kilómetros. Esas rocas, a las que se conoce con el nombre de eclogitas y se forman en contextos de presión altísima derivan del encuentro entre dos placas tectónicas, los inmensos bloques rocosos que forman la corteza terrestre.

En la colisión entre las placas, el borde de una de ellas se mete debajo de la otra, en la denominada subducción. La parte que se sumerge queda sometida a altísimas presiones que alteran sus rocas. Luego, algunas de esas rocas alteradas afloran a la superficie ‒o son exhumadas, como dicen los geólogos‒, en un proceso que puede generar grandes cadenas montañosas, tales como el Himalaya actual y su pariente del Ediacárico.

...y de Mali conservan vestigios de la antigua cordillera

CARLOS GANADE DE ARAÚJO / SGB…y de Mali conservan vestigios de la antigua cordilleraCARLOS GANADE DE ARAÚJO / SGB

Según Araújo, ése es otro punto importante del estudio: descubrir las evidencias más antiguas de un mecanismo de tectónica de placas similar a los que hoy conocemos. “Aunque existen indicios de que las placas tectónicas podrían hallarse, de algún modo, en actividad desde el eón Arcaico, hace más de 3 mil millones de años, recién en el Ediacárico notamos signos de una subducción profunda y suficiente que permitió que las placas continentales se sumerjan bastante y, por consiguiente, desencadenen el alzamiento de montañas tan altas como las del actual Himalaya”.

Tal fenómeno geológico, posiblemente inédito hasta ese entonces, podría haber tenido consecuencias igualmente inéditas sobre la evolución de la vida en el planeta, sostienen los investigadores.

Vida misteriosa
Más o menos en la época en que se formó el Himalaya afrobrasileño, en la Tierra surgieron formas de vida que aún hoy se encuentran envueltas en un halo de misterio. Se trata de la denominada biota de Ediacara, integrada por organismos pluricelulares cuyas relaciones de parentesco con los grupos de seres vivos que evolucionaron más tarde todavía no están demasiado claras, si bien hay quienes identifican, entre los fósiles de seres que vivieron en aquella época, a los precursores de los cnidarios (medusas y corales) actuales.

En general, los miembros de la biota ediacárica son criaturas de cuerpo blando, con aspecto de disco o similares a tallos de algas. También hay pistas fósiles (icnofósiles) dejadas por el paso de los animales, que parecen indicar la presencia de seres vermiformes, arrastrándose por el lecho marino. Otros registros fósiles, también indican que, alrededor de aquella época, ya existían organismos con desarrollo embrionario complejo, esencial para que los seres multicelulares produzcan tejidos especializados para diversas funciones, tales como músculos o ganglios. Esas formas de vida macroscópicas eran exclusivamente acuáticas. Los microorganismos ya habían colonizado ambientes en tierra firme, aunque los animales y las plantas recién comenzaron a abandonar los mares a partir del Cámbrico, hace 540 millones de años, con el surgimiento progresivo de adaptaciones para resistir la pérdida de agua.

048-053_Himalaia_226-03El surgimiento de la cordillera que ocupó parte de lo que hoy es África y Brasil, podría haber impulsado la evolución de esas criaturas al abarrotar de alimento los océanos. Esas enormes montañas habrían sufrido un proceso erosivo sin precedentes, transportando los nutrientes presentes en las rocas hacia el océano. Ese “banquete” mineral habría propiciado la multiplicación de los microorganismos marinos que realizan fotosíntesis y producen oxígeno, elevando la cantidad disponible de ese gas tanto en los mares como en la atmósfera. Con mayor disponibilidad de oxígeno, esos ambientes habrían sido mucho más propicios como sostén del metabolismo de seres vivos complejos.

“Uno también puede comparar los efectos del surgimiento de las montañas del Ediacárico con lo que ocurrió luego del surgimiento de los montes Himalayas”, recuerda Araújo. De hecho, esta megacordillera colaboró para moldear el relieve y el clima en Asia, controlando, por ejemplo, los monzones (las lluvias anuales que caen sobre el subcontinente indio) e impidiendo que los vientos fríos del Ártico lleguen al sur de Asia. Lo curioso es que los procesos de ese tipo parecen haber ocurrido nuevamente algunas decenas de millones de años más tarde, durante la denominada Explosión Cámbrica, un evento evolutivo a gran escala que comenzó hace alrededor de 540 millones de años, y aun más importante que el de la génesis de la biota de Ediacara. La Explosión Cámbrica marca la aparición de casi todos los grandes grupos de animales conocidos actualmente por el registro fósil, que incluye tanto a los primeros artrópodos (hoy en día, los animales más numerosos y diversos del planeta, tales como los insectos y crustáceos) como los primeros cordados (el grupo que incluye a los vertebrados, entre los que se encuentra el ser humano).

De acuerdo con Araújo, las supermontañas que coinciden con la explosión de vida en el período Cámbrico se alzaron en la región del este de Gondwana, cuando desapareció un océano en la zona donde ahora se encuentra Mozambique. “Uno podría considerar a ese evento en el este como una continuidad del proceso que ya venía estimulando la evolución de la vida compleja desde el Ediacárico”, afirma el investigador.

Restos del Hádico

Otro estudio geológico basado en el análisis de circones halló en la frontera entre Brasil y Guayana, vestigios de un fragmento de lo que podría haber sido el continente más antiguo del planeta. Ese continente habría existido hace unos 4.200 millones de años ‒cuando el planeta contaba con alrededor de 300 mil años de existencia‒ en el denominado Eón Hádico o Hadeano, el primero y más turbulento período de la historia de la Tierra.

Hasta hace algunas décadas se creía que en aquel período cuyo nombre hace referencia a Hades ‒el dios de la mitología griega que gobernaba las profundidades de la Tierra y el mundo de los muertos‒, la superficie terrestre se hallaba dominada por océanos de roca líquida y cráteres formados por el impacto de cuerpos celestes. Pero registros geológicos hallados en la última década sugieren que, incluso en un pasado tan remoto, ya existían mecanismos capaces de producir continentes comparables a los actuales.

Vestigios de un pasado remoto: cristales de circón de 4.200 millones de años, extraídos de la roca volcánica recogida en las Guayanas

SERGE NADEAU / CMGGVestigios de un pasado remoto: cristales de circón de 4.200 millones de años, extraídos de la roca volcánica recogida en las GuayanasSERGE NADEAU / CMGG

El vestigio más reciente de que podrían haber existido continentes tan primitivos es un circón de 4.200 millones de años extraído de rocas volcánicas recogidas en Guayana en 2011 por equipos del Servicio Geológico Brasileño y de la Comisión de Minas y Geología de Guayana. “El hallazgo de vestigios de cuándo y cómo se formó la ‘primera’ corteza continental o algo similar a ella siempre constituye un gran descubrimiento”, explica la geóloga brasileña Lêda Maria Fraga, coautora de un artículo que describe el hallazgo en el periódico Brazilian Journal of Geology. “Hasta donde sé, ese circón es el mineral más antiguo de América del Sur”, dice.

Los circones están formados por tres elementos químicos (circonio, oxígeno y silicio) y son minerales muy resistentes, capaces de sobrevivir a las transformaciones que pueden soportar las rocas que forman los continentes. El antiguo circón de Guayana, por ejemplo, permaneció intacto incluso después de que la roca que originalmente lo cobijaba se fundió hace unos 2 mil millones de años, cuando la región del planeta donde actualmente se extiende la Amazonia estaba dominada por volcanes y se cree que uno de esos volcanes habría entrado en erupción y traído de las profundidades de la Tierra material fundido en el cual flotaban cristales de zircón más antiguos.

Por ahora, las muestras de circón más antiguas se hallaron en menos de una decena de sitios de todo el mundo. La más antigua de todas, con 4.400 millones de años, se identificó en Jack Hills, en Australia. Los minerales hallados en Canadá, China y Estados Unidos detentan edades comparables o algo inferiores a las identificadas en el sur de Guayana.

El circón de Guayana, que fue estudiado por Fraga y por Serge Nadeau, primer autor del artículo del Brazilian Journal of Geology, fue datado teniendo en cuenta el decaimiento radioactivo del elemento químico uranio, la misma técnica empleada para determinar la edad de los circones del Himalaya afrobrasileño. Al remontarse a una época tan arcaica, resulta sorprendente que haya sobrevivido a las transformaciones que atravesó la corteza continental desde entonces. “Tuvimos una enorme suerte”, dice Fraga.

Proyecto
Caracterización geocronológica y termocronológica de las rocas de alto grado asociadas a la orogénesis neoproterozoica en las inmediaciones del Corredor Tectónico Transbrasiliano-Kandi (NE Brasil – NW África) (2012/00071-2); Modalidad Apoyo a la Investigación – Regular; Investigador responsable Umberto Giuseppe Cordani (IGC-USP); Inversión R$ 144.331,80 (FAPESP).

Artículos científicos
GANADE DE ARAUJO, C. E. et alEdiacaran 2,500-km-long synchonous deep continental subduction in the West Gondwana orogen. Nature Communications. 16 oct. 2014.
NADEAU, S. et alGuyana: the lost Hadean crust of South America? Brazilian Journal of Geology. v. 43, p. 601-6. dic. 2013.

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