Descifrando el código del clima: Científicos descubren pistas de hace 380 millones de años

Roca dolomita porosa con cavidades que serían ideales para la utilización geotérmica. Crédito: RUB, Marquard

Los fluidos que circulan bajo tierra alteran gradualmente las rocas con el tiempo. Estos procesos deben ser considerados al utilizar rocas como archivos climáticos. El Dr. Mathias Müller del grupo de investigación en Geología de Sedimentos e Isótopos en la Universidad de Ruhr en Bochum, Alemania, junto con colegas internacionales, ha detallado qué información climática permanece preservada en calizas de 380 millones de años de Hagen-Hohenlimburg.

Además, sus análisis le permiten sacar conclusiones sobre cuán adecuada es hoy en día la roca para un uso geotérmico profundo. Los resultados de su investigación han sido publicados en la revista Geochimica et Cosmochimica Acta el 1 de julio de 2024.

Vista de un lado de la cantera de Steltenberg: Las rocas de diferentes colores son productos de procesos diagenéticos subterráneos, que han alterado la caliza original. Crédito: RUB, Marquard

Para tener una mejor comprensión del clima actual, puede ser útil mirar al pasado. Los investigadores utilizan llamados proxies para este propósito: indicadores indirectos del clima en archivos naturales como núcleos de hielo, anillos de árboles o estalagmitas. "Si queremos aprender algo sobre el clima hace varios millones o incluso miles de millones de años, examinamos rocas sedimentarias que incluso pueden haber almacenado la temperatura del agua de mar de hace cientos de millones de años", explica Mathias Müller.

Fósiles de corales y braquiópodos en la caliza Massenkalk gris que han sido parcialmente transformados mediante diagénesis en roca dolomítica marrón claro a lo largo de una fisura vertical. Crédito: Mathias Müller

Una cosa que puede dificultar considerablemente este tipo de investigación climática de gran alcance es el cambio posterior en las firmas climáticas almacenadas en estas rocas. Este proceso se llama diagénesis. Comienza poco después de la deposición de sedimentos en agua de mar y puede continuar hasta la fecha. "Las rocas muy antiguas suelen estar enterradas a profundidades de varios kilómetros", dice Mathias Müller. "Los cambios en la información climática son causados entonces por fluidos calientes que circulan a profundidad." Donde pueden penetrar en la roca, a menudo llevan a la recristalización o al crecimiento de nuevos minerales en la roca. Además, cuando las rocas se elevan desde las profundidades hasta la superficie terrestre, son afectadas por el clima. Esta llamada diagénesis meteórica también puede impactar en la información climática antigua o volverla completamente inútil.

Junto con un equipo internacional de investigadores, Mathias Müller reconstruyó en detalle qué información climática del mar somero durante el período Devónico todavía está almacenada en la roca en el área de Hagen-Hohenlimburg y por qué procesos y bajo qué condiciones ha sido cambiada desde entonces. Los investigadores analizaron numerosas muestras de roca recopiladas sistemáticamente de la cantera de Steltenberg utilizando métodos petrográficos y geoquímicos.

"Nos sorprendió que los cambios en la roca nos permitieran identificar un gran número de eventos geológicos significativos, como la apertura del Atlántico Norte en el Jurásico y el inicio del plegamiento y la subida posterior de los Alpes cientos de kilómetros lejos desde el Cretácico tardío", enumera Mathias Müller. Considera que la datación radiométrica de uranio-plomo es clave para la clasificación cronológica de los eventos llamados de superposición almacenados en la roca. "Estuvimos especialmente contentos de descubrir durante nuestra investigación que la información climática del período Devónico aún puede ser encontrada incluso en rocas muy superpuestas", enfatiza el investigador.

Mathias Müller analiza los cambios que las rocas han experimentado a lo largo de millones de años. Crédito: RUB, Marquard

Los hallazgos del estudio también son de interés cuando se trata de la explotación de rocas para la energía geotérmica profunda, que podría ser un factor contribuyente a la transición energética. Predecir qué condiciones se encontrarán en qué áreas del subsuelo ha sido un desafío importante para los investigadores hasta ahora. "Particularmente en las rocas carbonatadas, la superposición diagénica puede llevar tanto a fenómenos de precipitación como de disolución en la roca, lo que puede tener un efecto dramático en la viabilidad potencial de la energía geotérmica", dice Mathias Müller.

Los resultados del estudio actual permiten conclusiones tentativamente optimistas de que algunos de los procesos caracterizados en el subsuelo más profundo pueden haber aumentado la aplicabilidad de la energía geotérmica. Junto con investigadores de la Institución de Investigación Fraunhofer para Infraestructuras Energéticas y Energía Geotérmica IEG y la Oficina Geológica de Renania del Norte-Westfalia, Mathias Müller actualmente tiene como objetivo averiguar qué implicaciones tienen los hallazgos de la superficie terrestre para la aplicabilidad de la energía geotérmica en profundidad.