Un estudio muestra que la ruptura continental provoca ondas profundas en la Tierra, lo que lleva a la aparición de accidentes topográficos como escarpes y mesetas.

Un equipo de científicos dirigido por la Universidad de Southampton ha respondido una de las preguntas más intrigantes de la tectónica de placas: cómo y por qué las partes «estables» de los continentes se elevan gradualmente hasta formar algunas de las características topográficas más grandes del planeta.

En su estudio, publicado recientemente en NaturalezaLos investigadores examinaron los efectos de las fuerzas tectónicas globales en la evolución del paisaje durante cientos de millones de años. Descubrieron que cuando las placas tectónicas se rompen, se desatan poderosas ondas en las profundidades de la Tierra, que pueden provocar que las superficies continentales se eleven más de un kilómetro.

El misterio de los escarpes y las mesetas

Estos descubrimientos ayudan a resolver un misterio de larga data sobre las fuerzas dinámicas que dan forma y conectan algunas de las formas terrestres más espectaculares de la Tierra: importantes características topográficas llamadas «escarpes» y «mesetas» que influyen profundamente en el clima y la biología.

“Los científicos han sospechado durante mucho tiempo que las características topográficas escarpadas, de un kilómetro de altura, llamadas Grandes Escarpas, como el ejemplo clásico que rodea a Sudáfrica, se forman cuando los continentes se rompen y finalmente se separan. Sin embargo, explicar por qué las partes internas de los continentes, alejadas de estas escarpaduras, se elevan y se erosionan ha resultado mucho más difícil. ¿Está realmente ligado este proceso a la formación de estos imponentes acantilados? En pocas palabras, no lo sabíamos”, dijo el autor principal Tom Gernon, profesor de Ciencias de la Tierra en la Universidad de Southampton.

Los movimientos verticales de partes estables de los continentes, llamados cratones, siguen siendo uno de los aspectos menos comprendidos de la tectónica de placas.

El equipo de la Universidad de Southampton, que incluye a la Dra. Thea Hincks, el Dr. Derek Keir y Alice Cunningham, colaboró ​​con colegas del Centro Helmholtz de Potsdam – Centro Alemán de Investigación en Geociencias GFZ y el Universidad de Birmingham para abordar esta cuestión fundamental.

Los resultados ayudan a explicar por qué partes de continentes que alguna vez se consideraron «estables» experimentan una elevación y erosión sustanciales, y cómo tales procesos pueden migrar cientos o incluso miles de kilómetros tierra adentro, formando regiones elevadas conocidas como mesetas, como la meseta de África Central desde el sur. .

Modelado de levantamiento y erosión continental.

Basado en su estudio que vincula las erupciones de diamantes con la ruptura continental, publicado el año pasado en NaturalezaEl equipo utilizó modelos computacionales avanzados y métodos estadísticos para cuestionar cómo respondió la superficie de la Tierra a la ruptura de las placas continentales a lo largo del tiempo.

Descubrieron que cuando los continentes se rompen, el estiramiento de la corteza continental provoca movimientos agitados en el manto de la Tierra (la capa voluminosa entre la corteza y el núcleo).

El profesor Sascha Brune, director de la sección de modelado geodinámico del GFZ Potsdam, afirma: «Este proceso se puede comparar con un movimiento de barrido que avanza hacia los continentes y perturba sus cimientos profundos».

El profesor Brune y la doctora Anne Glerum, también radicados en Potsdam, realizaron simulaciones para investigar cómo se desarrolla este proceso. El equipo notó un patrón interesante: la velocidad de las «ondas» del manto que se mueven debajo de los continentes en sus simulaciones coincidió estrechamente con la velocidad de los principales eventos de erosión que arrasaron el paisaje de Sudáfrica después de la desintegración del antiguo supercontinente Gondwana.

Los científicos han reunido evidencia para proponer que las Grandes Escarpas se originan en los bordes de antiguos valles del rift, muy similares a las paredes escarpadas que se ven hoy en las orillas del Rift de África Oriental. Mientras tanto, el evento de ruptura también desencadena una «onda del manto profundo» que viaja a lo largo de la base del continente a alrededor de 15 a 20 kilómetros por millón de años.

Creen que esta onda elimina por convección capas de roca de las raíces continentales.

«Así como un globo aerostático pierde peso para elevarse más, esta pérdida de material continental hace que los continentes se eleven, un proceso llamado isostasia», dijo el profesor Brune.

Basándose en esto, el equipo modeló cómo responden los paisajes a este levantamiento impulsado por el manto. Descubrieron que las inestabilidades migratorias del manto dan lugar a una ola de erosión superficial que dura decenas de millones de años y se mueve por todo el continente a una velocidad similar. Esta intensa erosión elimina un enorme peso de roca que hace que la superficie terrestre se eleve aún más, formando altas mesetas.

«Nuestros modelos de evolución del paisaje muestran cómo una secuencia de eventos relacionados con el rifting puede dar como resultado tanto un escarpe como una meseta plana y estable, incluso si una capa de varios miles de metros de roca ha sido erosionada», explicó Jean Braun, profesor de la Tierra. modelado de procesos de superficie en GFZ Potsdam, también con sede en la Universidad de Potsdam.

El estudio del equipo proporciona una nueva explicación para los intrigantes movimientos verticales de los cratones lejos de los bordes de los continentes, donde el levantamiento es más común.

El Dr. Steve Jones, profesor asociado de Sistemas Terrestres en la Universidad de Birmingham, añadió: “Lo que tenemos aquí es un argumento convincente de que el rifting puede, en determinadas circunstancias, generar directamente células de convección del manto superior a largo plazo a escala continental, y Estos sistemas convectivos iniciados por rifting tienen un efecto profundo en la topografía, la erosión, la sedimentación y la distribución de los recursos naturales de la superficie de la Tierra”.

Conclusión y direcciones futuras

El equipo concluyó que la misma cadena de perturbaciones del manto que hace que los diamantes se eleven rápidamente desde el interior profundo de la Tierra también moldea fundamentalmente los paisajes continentales, influyendo en una variedad de factores, desde los climas regionales y la biodiversidad hasta los patrones de asentamiento humano.

El profesor Gernon, que recibió una importante subvención filantrópica de la Fundación WoodNext, administrada por la Greater Houston Community Foundation, para estudiar el enfriamiento global, explicó que la ruptura continental altera no sólo las capas profundas de la Tierra, sino que también tiene efectos que reverberan en la superficie. de los continentes de la Tierra, antes considerados estables.

“La desestabilización de los núcleos de los continentes también debe haber afectado a los climas antiguos”, concluyó el profesor Gernon.

Referencia: “Coevolución de los márgenes e interiores de Cratón durante la ruptura continental” por Thomas M. Gernon, Thea K. Hincks, Sascha Brune, Jean Braun, Stephen M. Jones, Derek Keir, Alice Cunningham y Anne Glerum, 7 de agosto de 2024, Naturaleza.
DOI: 10.1038/s41586-024-07717-1