Las ondas del manto elevan los continentes hacia arriba y los engalanan con diamantes

Durante miles de millones de años, los continentes han navegado por la superficie de la Tierra como naves tectónicas, pero no han sobrevivido ilesos. Las ondas en la capa subyacente conocida como manto pueden erosionar las quillas de los continentes, impulsando sus superficies hacia arriba para formar accidentes geográficos prominentes lejos de cualquier límite de placa activo, proponen los investigadores en la revista Nature del 8 de agosto. El estudio proporciona una historia de origen plausible para las enigmáticas mesetas que sobresalen de paisajes geológicamente tranquilos.

Los investigadores han "sido capaces de extender y vincular procesos sobre los que hemos especulado durante un largo período de tiempo", dice el geólogo David Foster de la Universidad de Florida en Gainesville. El estudio se basa en una investigación publicada el año pasado, que sugirió que las ondas del manto también desencadenaron erupciones de magmas portadores de diamantes llamados kimberlitas.

En el centro de esta historia se encuentran los cratones, grandes bloques de roca principalmente cristalina que suelen ocupar el interior de los continentes. Son los fragmentos más antiguos de la corteza terrestre, muchos de los cuales se formaron hace más de 2.500 millones de años, durante el Eón Arcaico. Gran parte de la corteza que alguna vez existió en la Tierra ha sido destruida en zonas de subducción, donde una placa tectónica se hunde debajo de otra en el manto. Los cratones, sin embargo, escaparon a ese destino.

Los cratones deben su longevidad a sus raíces, o quillas, dice Foster. Los cratones son mucho más gruesos que la corteza continental circundante, con quillas que pueden extenderse cientos de kilómetros hacia abajo en el manto. Las quillas son relativamente flotantes, lo que ayuda a mantener los cratones a flote e intactos mientras otras partes de la corteza se subducen.

Pero algo sobre los cratones había desconcertado a los geólogos durante mucho tiempo. Algunos, como el cratón de Kaapvaal en el sur de África, están coronados por vastas mesetas bordeadas por espectaculares escarpes. Pero los cratones supuestamente son estables y a menudo están ubicados lejos de la actividad tectónica de elevación de tierra que ocurre en los límites de las placas. ¿Qué fue lo que hizo que se formaran estas mesetas?

Algunos estudios han propuesto que las formas del terreno surgieron cuando el cratón pasó sobre una gran columna de material que surgió de las profundidades del manto. Pero el registro geológico no parece respaldar esa explicación, dice el geocientífico Thomas Gernon de la Universidad de Southampton en Inglaterra.

Por eso, Gernon y sus colegas aprovecharon las simulaciones por computadora para rastrear la evolución de una grieta que se abrió en el medio de un continente. Descubrieron que los cambios de presión debajo de la grieta agitaban las circulaciones en el manto, incitando una ola que se propagaba lateralmente debajo de un continente aproximadamente 20 kilómetros cada millón de años.

Cuando la ola se encontró con la quilla de un cratón en la simulación, excorió y arrastró material hacia el manto. Esto alivió progresivamente el continente, haciendo que la superficie suprayacente se elevara como un barco sin carga. Esta elevación siguió las ondas del manto durante cientos de kilómetros a través del cratón, levantando una meseta estable de aproximadamente uno a dos kilómetros de altura, dice Gernon. Y a medida que estas regiones elevadas fueron erosionadas por el viento y el agua, la superficie se elevó aún más.

Las grietas continentales pueden generar ondas en el manto subyacente que elevan la corteza y forman una meseta extendida. Haga clic en la presentación de diapositivas a continuación para ver cómo sucede esto. En cada ilustración, el continente está dividido en sus capas de corteza superior, corteza inferior y litosfera continental, además de una capa límite térmica relativamente inestable. Debajo del continente se encuentra la astenosfera, la capa superior dúctil del manto de la Tierra.

Cómo las ondas del manto impulsan la superficie de la Tierra para formar amplias mesetas

Los investigadores también vincularon sus simulaciones con el registro geológico. De investigaciones publicadas anteriormente, extrajeron datos geoquímicos de rocas en la meseta del sur de África, que registraron la historia térmica de la meseta. Los datos mostraron que las tasas de enfriamiento más rápidas (un indicador de cuándo las rocas se elevaban más rápidamente) recorrieron la meseta a un ritmo que se alineaba con la migración de una onda del manto. El estudio vincula muchas hipótesis dispares, dice la geofísica Cynthia Ebinger de la Universidad de Tulane en Nueva Orleans. Los científicos habían vinculado previamente el rifting con el vulcanismo de kimberlita y habían demostrado que las quillas de los cratones podían ser excoriadas por el material que circulaba en el manto. Pero hasta ahora, nadie había relacionado esos fragmentos con la enigmática topografía de los cratones.

“Estos fragmentos del Arcaico todavía controlan aspectos de la tectónica de placas”, dice Ebinger. “Esa etapa temprana en la historia de la Tierra todavía es muy importante”.