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Geología

Cuando había montañas y volcanes en el interior del estado de Ceará

El análisis de minerales hace posible reconstituir el paisaje y los movimientos de los grandes bloques de rocas en esa zona del nordeste de Brasil hace unos 600 millones de años

Un campo yermo en el municipio de Forquilha, en el noroeste del estado de Ceará, donde los geólogos encontraron rocas con minerales que detallan las colisiones entre las placas tectónicas acaecidas en la región

Ticiano J. S. Santos / IG-Unicamp

A principios de abril, cuando comentaba sobre una investigación que había iniciado hace 36 años que le permitió reconstruir los movimientos de los grandes bloques rocosos en parte de las regiones del nordeste y centro-oeste de Brasil, hace unos 600 millones de años, el geólogo Ticiano dos Santos se acordó de una estudiante del Instituto de Geología de la Universidad de Campinas (IG-Unicamp), Michele Pitarello, quien actualmente trabaja en el Servicio Geológico de Brasil, en la ciudad de Manaos.

“En 2012, ella pasó meses examinando decenas de muestras de láminas de roca en microscopios ópticos y electrónicos de barrido, que yo había preseleccionado”, relata Ticiano, como prefiere que lo llamen. “Ella solía decir: ‘Si hay coesita, la encontraré’”.

Finalmente, en una de esas secciones de roca cortada y pulida hasta un grosor de 30 micrones (1 micrón equivale a una milésima de milímetro), halló granos de tamaño micrométrico que podrían ser de la mencionada coesita, un mineral que se forma a profundidades cercanas a los 90 kilómetros (km) a una presión ultra alta de 2,5 gigapascales, unas 25.000 veces superior a la presente a nivel del mar, en rocas llamadas eclogitas. La coesita es bastante rara porque suelen convertirse en cuarzo cuando asciende a profundidades menores y la presión disminuye.

Ticiano J. S. Santos / IG-UnicampMuestra de una roca sometida a una presión ultraalta, recogida en el sur de Irauçuba, donde se halló coesitaTiciano J. S. Santos / IG-Unicamp

Instrumental más sofisticado, en el propio IG de la Unicamp, en el Instituto de Física de la misma universidad y en el Laboratorio Nacional de Luz Sincrotrón (LNLS), también en Campinas, confirmaron la identidad de la coesita incrustada en una roca recogida por Santos y su equipo en Forquilha, un municipio de 25.000 habitantes en el sector oriental del estado de Ceará. La primera coesita de Ceará y de Brasil, caracterizada con la ayuda de geólogos de la Universidad de Brasilia (UnB), fue presentada en octubre de 2015 en la revista científica Gondwana Research.

Durante casi un año, mientras cursaba su maestría, también bajo la dirección de Santos, el geólogo Matheus Ancelmi identificó y catalogó más de 40 afloramientos de rocas sometidas a alta presión, pero no contenían coesita. Se trasladaron a la zona del municipio de Irauçuba, a 70 km de Forquilha, y cinco años después, hallaron otra muestra de este raro mineral. En esta ocasión, la exploración en el microscopio estuvo a cargo de Nádia Borges Gomes, quien por entonces también realizaba una maestría bajo la dirección de Santos.

“El hallazgo de las coesitas merece una celebración”, dice el geólogo Benjamin Bley, del Instituto de Geociencias de la Universidad de São Paulo (IGc-USP), quien no formó parte de la investigación. “En el plano científico, junto con las eclogitas, que también son raras, consolida los estudios sobre la correlación geológica entre el nordeste de Brasil y el noroeste de África, que en el pasado estaban unidos”.

Ticiano J. S. Santos/IG-UnicampJoão Paulo Pitombeira, de la UFPE, Nádia Borges y Ticiano Santos (en bermudas) seleccionan rocas y minerales en la región de Irauçuba, en CearáTiciano J. S. Santos/IG-Unicamp

Las dos coesitas, sumadas a décadas de estudios geológicos en la región, permitieron reconstruir cómo era el relieve hoy en día prácticamente llano del interior de Ceará, con algunas cadenas serranas como la de Baturité, situada al sur de Fortaleza, y la de Maranguape, cercana a la capital, así como los desplazamientos de los grandes bloques rocosos –las microplacas– que colisionaron, se destruyeron o se fusionaron en distintas épocas formando el actual continente sudamericano.

“Hace unos 640 millones de años, la región de Forquilha era una cadena montañosa como la del Himalaya, mucho más reciente, pero aún en formación”, comenta Ticiano. Según él, la cordillera se habría erguido tras la desaparición en la zona de subducción [el encuentro de dos placas tectónicas donde la más pesada se sumerge debajo de la otra] de un antiguo océano y el choque de dos continentes, uno en el este de la actual ciudad de Sobral y el otro en el oeste. “Las rocas del continente occidental exhiben un contexto geológico diferente a las del continente oriental, con 2.300 y 2.100 millones de años, respectivamente.

Una implicación práctica de esta conclusión indica que los habitantes del este y del oeste de Sobral, en Ceará, pueden afirmar que la zona en donde viven ha sido parte de dos continentes diferentes. Entre ellos se habría extendido un océano llamado Goianides, que dividía a Brasil en sentido nordeste-sudoeste, descrito por investigadores de la UnB a finales del decenio de 1990. Hace 600 millones de años, los márgenes de este océano estaban ocupados por cordilleras.

Cuando una placa tectónica se hunde debajo de otra, parte de las rocas del magma terrestre se funden y pueden emerger bajo la forma de lava, en los volcanes, dando origen a cadenas montañosas. “Las montañas y los volcanes del nordeste y centro-oeste brasileño han sido completamente barridos por la erosión”, comenta Ticiano. “Solamente quedó la matriz de lo que denominamos arco magmático, la franja de rocas magmáticas que ascendieron a la superficie”. Los arcos magmáticos – también llamados arcos volcánicos, pues, vista desde arriba, la cadena de volcanes parece formar un arco – son porciones del manto fundido que emergen en la superficie; en Brasil, a causa de la erosión, tan solo quedaron las bases – o raíces – de estas estructuras geológicas.

Un hito de estos estudios tuvo lugar en el año 1987, cuando Santos recorrió por primera vez la Caatinga, el bosque xerófilo del noroeste de Ceará, en busca de rocas del lecho oceánico, en su último año de la carrera de geología en la Universidad Federal de Rio Grande do Norte (UFRN), en la ciudad de Natal. Su recorrido partía de la hipótesis planteada por dos docentes de la UFRN, Peter Hackspacker (1952-2021) y Reinaldo Petta, sobre las posibles conexiones entre los bloques rocosos de Ceará y África.

Alexandre Affonso / Revista Pesquisa FAPESP

En sus primeras excursiones no halló nada. Cuando cursaba su doctorado, amplió el área de estudio y encontró rocas que permitieron identificar lo que se conoce como arco magmático continental de Santa Quitéria, junto al geólogo estadounidense Allen Fetter, por entonces en la Universidad de Kansas (EE. UU.), y Eberhard Wernick (1940-2017), de la Universidade Estadual Paulista (Unesp) en Rio Claro. Regresó en 2003, un año después de haber sido contratado en la Unicamp, ya entonces con el apoyo de la FAPESP y del Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq) para su proyecto.

En esos viajes, sus días transcurrían con un mapa geológico en la mano, en busca de afloramientos rocosos, golpeando y rompiendo rocas. Santos lo sabía: si existía un arco formado por rocas típicas, que se extienden a lo largo y a lo ancho en una franja de varios kilómetros, tendría que haberse producido una colisión de placas tectónicas, constituidas por los bloques rocosos de las capas más externas de la superficie terrestre.

“Cierto día, me topé con una roca negra y densa, que podría ser de un material primitivo, de la época en que se formó el arco”, relata. “Me pareció interesante, pero no pensé que podía ser una eclogita, generada por la compresión en las profundidades de la Tierra”. Lo era, pero, según él, sus colegas desconfiaban, hasta que un geólogo indio que trabajaba en la Unicamp, Asit Choudhuri, lo confirmó estudiando la roca en un microscopio óptico. Para ahondar en la historia geológica de la región, hacía falta encontrar coesitas, indicadoras de la profundidad alcanzada por el borde de una placa tectónica en su subducción por debajo de otra.

Hasta el momento, solamente se ha encontrado coesita en 24 lugares en todo el mundo, incluyendo a las dos de Ceará, las primeras en el país, presentadas en la edición de junio de este año de la revista Lithos. “Seguramente”, estima Ticiano, “hallaremos otras en Brasil”. Su convicción se basa en el hecho de que varios grupos de investigación están estudiando los arcos magmáticos que atraviesan el país, desde el estado de Amazonas hasta Rio Grande do Sul, cuyas edades pueden alcanzar los 930 millones de años.

“Las rocas de alta presión y las de los arcos magmáticos demarcan la zona de encuentro de las placas tectónicas”, comenta la geóloga Mônica Heilbron, de la Universidad del Estado de Río de Janeiro (Uerj). “Pero las placas pueden romperse y fusionarse con otra más lejana. Una parte del cratón [bloque rocoso] amazónico, por ejemplo, estaba unida a otra de América del Norte”.

Desde hace décadas dedicada al estudio del arco magmático de Ribeira-Aracuaí, que se extiende entre el sur de Bahía y el sudoeste de São Paulo, con una antigüedad de hasta 840 millones de años y un ancho que llega a los 40 km, Heilbron destaca que estudios como los que lleva adelante el grupo de la Unicamp ayudan a reconstruir los procesos tectónicos del pasado remoto y a conocer mejor los fenómenos análogos actuales. “Si bien la velocidad de exhumación [ascenso] del magma puede variar, los mecanismos son similares”, dice. “La subducción ya se ha completado en Ceará, pero aún se encuentra activa en California y en Chile, como podemos corroborar con los terremotos que se producen en esas dos regiones”.

Proyecto
El extremo oriental del arco magmático de Santa Quitéria: ¿una nueva zona de presión ultraalta en las inmediaciones del centro de Ceará? (nº 16/08289-8); Modalidad Ayuda de Investigación – Regular; Investigador responsable Ticiano José Saraiva dos Santos (Unicamp); Inversión R$ 183.454,53.

Artículos científicos
GOMES, N. G. et al. P-T-t reconstruction of a coesite-bearing retroeclogite reveals a new UHP occurrence in the western Gondwana margin (NE-Brazil). Lithos. v. 446-7, 107138. jun. 2023.
SANTOS, T. J. S. dos et al. U-Pb age of the coesite-bearing eclogite from NW Borborema Province, NE Brazil: Implications for western Gondwana assembly. Gondwana Research. v. 28, n. 3, p. 1183-1196. oct. 2015.

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