Le onde mantelliche sostengono i continenti verso l'alto e li adornano con diamanti

Per miliardi di anni, i continenti hanno navigato sulla superficie della Terra come navi tettoniche, ma non sono usciti indenni. Le onde nello strato sottostante noto come mantello possono spazzare via le chiglie dei continenti, sollevando le loro superfici verso l'alto per formare le forme di terra prominenti lontano dai margini attivi delle placche, propongono gli studiosi nell'edizione del 8 agosto di Nature. Lo studio fornisce un'intrigante storia di origine per i plateau enigmatici che sporgono da paesaggi altrimenti geologicamente tranquilli.

Gli studiosi sono stati "in grado di estendere e collegare i processi su cui abbiamo speculato per un lungo periodo di tempo," afferma il geologo David Foster dell'Università della Florida a Gainesville. Lo studio si basa sulla ricerca pubblicata l'anno scorso, che suggeriva che le onde del mantello avessero anche provocato eruzioni di magmi ricchi di diamanti chiamati kimberliti.

Al centro di questa storia si trovano i cratoni, grandi blocchi di rocce per lo più cristalline che occupano tipicamente gli interni dei continenti. Sono i frammenti più antichi della crosta terrestre, con molti che si sono formati più di 2,5 miliardi di anni fa, durante l'Era Archeana. Molta della crosta che una volta esisteva sulla Terra è stata distrutta nelle zone di subduzione, dove una placca tettonica si immerge sotto un'altra nel mantello. I cratoni, tuttavia, hanno evitato quel destino.

I cratoni devono la loro longevità alle loro radici, o chiglie, dice Foster. I cratoni sono molto più spessi della crosta continentale circostante, con chiglie che possono estendersi per centinaia di chilometri nel mantello. Le chiglie sono relativamente galleggianti, aiutando così a mantenere i cratoni a galla e integri mentre altre parti della crosta vengono subdotte.

Ma qualcosa riguardo i cratoni aveva da tempo perplesso i geologi. Alcuni, come il cratone del Kaapvaal nell'Africa meridionale, sono coronati da vasti plateau affiancati da scarpate spettacolari. Ma si suppone che i cratoni siano stabili e spesso situati lontano dalle attività tettoniche di sollevamento terrestre che si verificano ai margini delle placche. Quindi cosa ha sollevato questi plateau?

Alcuni studi hanno proposto che le forme di terra siano sorte quando il cratone passava sopra un grande pennacchio di materiale che affiorava dal profondo del mantello. Ma il record geologico sembra non supportare tale spiegazione, dice lo scienziato della terra Thomas Gernon dell'Università di Southampton in Inghilterra.

Quindi Gernon e colleghi hanno utilizzato simulazioni al computer per tracciare l'evoluzione di una faglia che si è aperta nel mezzo di un continente. Hanno scoperto che i cambiamenti di pressione sotto la faglia hanno suscitato circolazioni nel mantello, incitando un'onda che si è propagata lateralmente sotto un continente di circa 20 chilometri ogni milione di anni.

Quando nell simulazione l'onda incontrava la chiglia di un cratone, la scorticava e spazzava via materiale nel mantello. Questo ha progressivamente alleggerito il continente, causando l'ascesa della superficie sovrastante come una nave alleggerita di carico. Questo sollevamento ha seguito le onde del mantello per centinaia di chilometri attraverso il cratone, sollevando un plateau stabile grosso modo da uno a due chilometri di altezza, dice Gernon. E mentre queste regioni sollevate erano erose dal vento e dall'acqua, la superficie si sollevava ancor di più.

Le faglie continentali possono innescare onde nel mantello sottostante che sollevano la crosta e costruiscono un plateau esteso. Scorri la presentazione sottostante per vedere come avviene questo processo. In ogni illustrazione, il continente è diviso nei suoi strati di crosta superiore, crosta inferiore e litosfera continentale oltre a uno strato di confine termico relativamente instabile. Sotto il continente si trova l'astenosfera, lo strato superiore duttile del mantello terrestre.

Come le onde del mantello sollevano la superficie terrestre per formare ampi plateau

Gli studiosi hanno anche collegato le loro simulazioni al record geologico. Da ricerche precedentemente pubblicate, hanno estratto dati geo-chimici dalle rocce del plateau dell'Africa Meridionale, che hanno registrato la storia termica del plateau. I dati hanno dimostrato che i tassi più rapidi di raffreddamento - un indicatore di quando le rocce venivano sollevate più rapidamente - si sono diffusi attraverso il plateau ad una velocità allineata con la migrazione di un'onda del mantello.

Lo studio collega insieme molte ipotesi disparate, dice la geofisica Cynthia Ebinger della Tulane University di New Orleans. Gli scienziati avevano precedentemente collegato il rifting al vulcanismo kimberlitico e dimostrato che le chiglie dei cratoni potevano essere scorticate dal materiale che circolava nel mantello. Ma fino ad ora, nessuno aveva collegato quei pezzi con l'enigmatica topografia dei cratoni.

"Questi frammenti Archeani stanno comunque controllando aspetti della tettonica delle placche," dice Ebinger. "Quella fase iniziale della storia della Terra è comunque molto importante."