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CIENCIA Y TECNOLOGíA

7 de julio de 2023

Un nuevo estudio reabre el debate sobre el movimiento del continente sudamericano

Por: Carlos Rodriguez

El trabajo realizado por geólogos del CONICET fue publicado en la revista Nature Communications.

Las rocas que forman las dorsales del Atlántico Sur e Índico Suroccidental, y que conforman parte del fondo de estos océanos, presentan características químicas “atípicas”. Para explicar esta singularidad, un equipo de geólogos del CONICET, junto a colegas de la Universidad Nacional de San Juan (UNSJ) y de la Universidad Politécnica de Cataluña (España), indagaron en la naturaleza del manto subyacente y, como consecuencia de lo que descubrieron, reabrieron el debate sobre el movimiento del continente sudamericano. El estudio fue publicado en la revista Nature Communications.

Guido Gianni, investigador del CONICET en el Instituto Geofísico-Sismológico “Ing. Fernando S. Volponi” de la Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales (FCEFN, UNSJ) y primer autor del trabajo publicado, explica: “La capa más externa de la Tierra puede ser entendida como un conjunto de piezas que se mueven lentamente e interactúan a lo largo de sus bordes. Estas son las llamadas placas tectónicas. Tomadas de a pares, algunas placas se aproximan entre sí y convergen – se produce una subducción de una placa debajo de la otra –, y en el choque se ‘aprietan’ y levantan en algunos casos enormes cordilleras como los Andes. Otras se mueven en direcciones opuestas, y en su separación favorecen el ascenso del magma para formar rocas volcánicas que progresivamente van rellenando y creando bordes nuevos y rejuvenecidos en las placas divergentes, de la misma manera que se abre una herida y es rellenada con la sangre que va a formar la costra”

El investigador señala que esto último es lo que sucede en los fondos oceánicos del planeta. Es decir, las dorsales oceánicas son enormes cadenas de volcanes submarinos de hasta 2 km de altura y miles de kilómetros de largo que se forman en zonas donde dos placas tectónicas se separan.

Según explica el investigador, en estas regiones, los volcanes se forman por ascenso de magmas que provienen de la fusión de un manto subyacente más o menos primitivo y puro, y aclara: “Quizás para explicarlo convenga partir del escenario ‘opuesto’, las zonas de subducción. Donde las placas tectónicas chocan, generalmente, es un fondo oceánico el que se hunde por debajo de un continente por ser más denso, y la subducción arrastra y traga la placa oceánica junto con los sedimentos depositados sobre ella y los fluidos que la empapan. Estos fluidos, al ser introducidos en el manto profundo dejan su huella a nivel químico y producen cierto grado de contaminación. Cuando dicho manto contaminado por la subducción se funde (se derrite), genera magmas que reflejan esta contaminación y que dan origen a la composición química típica de los volcanes continentales como los que se encuentran hoy en día en los Andes”, explica Gianni.

En este marco, “la relevancia de este nuevo resultado es que al contrario de lo que se esperaba, los análisis químicos de las rocas formadas en las dorsales indican una contaminación compatible con la que los sedimentos y fluidos producen en las zonas de subducción, lo que es realmente difícil de explicar si se considera que la subducción más cercana se encuentra a 5 mil kilómetros de distancia”, específica Gianni, y añade: “Entonces ¿cómo explicamos la aparición de rocas con tales características químicas en una zona de dorsales oceánicas donde no hay subducción activa hoy en día? Desde que se detectaron por primera vez estas anomalías químicas en las dorsales del Atlántico Sur e Índico Suroccidental hace más de dos décadas, su origen ha permanecido desconocido, y la búsqueda de una respuesta clara a esa pregunta constituyó la motivación central de nuestro estudio”, destaca el investigador.

La investigación

Según comentan los expertos, el hallazgo clave fue detectar que en las inmediaciones del área de estudio existe un gigantesco fragmento de una antigua placa tectónica hundida en el manto hace aproximadamente 300 a 185 millones de años, lo que podría explicar la contaminación del manto circundante. Esto se logró conocer mediante la combinación de tomografías sísmicas, una técnica que permite explorar el manto terrestre, junto con reconstrucciones de placas que ofrecen la posición pasada de las placas tectónicas. Esta placa fósil, hoy en día alojada a profundidades entre los 1800 y 2800 km en el manto inferior, es el vestigio de una antigua zona de subducción que habría estado activa por lo menos hasta hace 180 millones de años atrás, tiempos en los que Sudamérica, África y Antártida permanecían juntos formando parte del gran continente llamado Gondwana”, señala el investigador.

De acuerdo con el investigador, a causa de la ruptura de Gondwana, para dar lugar a la actual configuración de los continentes y los océanos, un importante fragmento de esta antigua placa subductada quedó preservado en el manto inferior sin experimentar mayores movimientos, lo que posibilitó que quedará por debajo de las actuales dorsales del Atlántico Sur e Índico Suroccidental. Por lo tanto, este proceso de subducción en el pasado habría sido el culpable directo de causar una contaminación del manto con sedimentos y fluidos bajo el área de estudio, que hoy en día reflejan los volcanes de las dorsales del Atlántico sur e Índico Sudoeste. Además, debido a las dimensiones de esta antigua placa, esta no pudo estar asociada a una subducción normal en la que la placa se hunde de manera empinada en forma de rampa, sino más bien se asoció a un proceso de subducción de bajo ángulo o plana, donde la placa que se hunde viaja cientos -y en este caso, miles- de kilómetros de manera más o menos plana bajo el continente antes de hundirse finalmente en el manto profundo.

El investigador explica que las subducciones planas no son un evento infrecuente y han existido alrededor del mundo y a través de los tiempos, e incluso existen en la actualidad. Pero hasta el momento, todos los efectos de este tipo de subducción habían sido observados y comprendidos a un nivel de litósfera, es decir, que se había puesto énfasis únicamente en las modificaciones ocurridas en la parte más superficial y rígida que envuelve al planeta. “Así, se han asociado las subducciones planas a una gran diversidad de procesos en superficie, entre ellos una mayor frecuencia de terremotos y ausencia de volcanismo, como ocurre en la provincia de San Juan y en el resto de las provincias de Cuyo”, afirma Gianni.

En virtud de esto, “las conclusiones de nuestro estudio permiten posicionar a las subducciones planas en una dimensión mayor, en la que además de modificar la litósfera alteran el manto bajo el interior de los continentes, al transportar las zonas del manto contaminadas por subducción hacia el interior de los continentes en donde estas luego pueden perdurar varios millones de años, incluso después de que la subducción plana ha terminado. A este proceso nosotros lo llamamos telescopaje de anomalía astenosférica y sospechamos que es un proceso común que ha ocurrido durante gran parte de la historia de nuestro planeta”, afirma el científico.

Es necesario destacar que a diferencia de la litósfera que es una capa rígida superficial y forma las placas tectónicas, el manto terrestre es más caliente y tiene la facultad de fluir lentamente. Ese flujo del manto es conocido como ‘convección’, un fenómeno terrestre primordial que desde los albores de la geología ha sido invocado para explicar la danza incesante de las placas tectónicas. Así, por ejemplo, Sudamérica se desplaza hacia el oeste a razón de entre 2 y 2,5 centímetros por año y la hipótesis más aceptada hoy en día para explicar tal desplazamiento indica que el responsable sería el flujo del manto, que, de acuerdo a estudios previos, se movería rápidamente en términos geológicos (de 5 a 20 cm/año) hacia el oeste y así arrastraría al continente sudamericano permitiendo la apertura del Océano Atlántico.

Sin embargo, “ahora, nuestras observaciones indican que la zona contaminada bajo las dorsales oceánicas estuvo en el mismo lugar por lo menos desde hace 180 millones de años, sugiriendo que el manto bajo el área de estudio no ha fluido o al menos no lo ha hecho de manera sustancial. Entonces ¿Cuál es la fuerza dominante que impulsa la deriva de Sudamérica hacia el oeste? Creemos que poder volver a abrir el debate en torno a semejante pregunta denota el impacto que tiene este estudio en aspectos de primer orden en las geociencias. En definitiva, los resultados de nuestro estudio contradicen estudios previos e implican que todavía estamos lejos de entender realmente qué mueve nuestro continente y por qué se crearon a su vez los Andes”, concluye Gianni.

 

Referencia bibliográfica

Gianni, GM, Likerman, J., Navarrete, CR et al. Anomalía geoquímica de arco fantasma en una cresta en expansión causada por una subducción plana de gran tamaño. Nat Commun 14 , 2083 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-37799-w

 

Sobre investigación:

Guido M. Gianni (Universidad Nacional de San Juan-CONICET)

Jeremías Likerman (UBA-CONICET)

César Navarrete (Universidad Nacional de la Patagonia San Juan Bosco-CONICET)

Conrado Gianni (Universidad Nacional de San Juan)

Sergio Zlotnik (Universitat Politécnica de Catalunya)

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