Un equipo científico ha logrado conocer la evolución geológica de un antiguo sistema montañoso a partir del estudio de las rocas formadas en las profundidades de la Tierra. Los resultados aportan nuevas claves sobre cómo se configuró su arquitectura interna durante el Paleozoico.
La memoria geológica del planeta es mucho más antigua de lo que se pensaba. Así lo afirman los autores de un estudio publicado en la revista Earth and Planetary Science Letters en el que han desarrollado una nueva metodología de análisis de las cordilleras que se forman a partir de la colisión entre placas tectónicas, es decir, los orógenos.
Esta investigación internacional, en la que participa el Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN-CSIC), se centra en rocas magmáticas formadas entre el Carbonífero tardío y el Pérmico medio (hace entre 305 y 250 millones de años) y demuestra que estas rocas conservan un registro fiable de los procesos ocurridos en la base de la corteza terrestre, a decenas de kilómetros de profundidad.
Se trata de un trabajo muy relevante para interpretar la distribución de recursos minerales y el comportamiento de las regiones continentales que es fruto de la colaboración entre equipos de investigación españoles y chinos.
El trabajo, además de aportar información sobre la formación de los continentes y la composición de la litosfera del planeta, ayuda a detectar materias primas como metales raros
Esta investigación ha sido posible gracias a las miles de mediciones de anomalías geoquímicas que, a lo largo de décadas, el país asiático ha registrado en la cordillera de Tianshan, en la frontera entre China y Kirguistan. El trabajo, además de aportar información sobre la formación de los continentes y la composición de la litosfera del planeta, ayuda a detectar materias primas como metales raros.
“Es la primera vez que se realizan estudios que integran la cartografía isotópica, las observaciones geofísicas y modelizaciones termodinámicas a gran escala, porque estamos hablando de una cordillera que se extiende más de 2000 km”, aclara el investigador del MNCN, Antonio Castro. “Los datos que hemos obtenidos corroboran que los magmas que forman la cordillera son fundamentalmente granitos y confirman que los procesos magmáticos ocurridos hace más de 250 millones de años siguen controlando la estructura profunda de la litosfera actual”, continúa.
Según el investigador de la Academia de Ciencias Geológicas de Beijing (China) He Huang: “La litosfera actual no es una fotografía instantánea, sino el resultado acumulado de procesos geológicos que se desarrollaron durante cientos de millones de años. Nuestros resultados demuestran que el magmatismo del Paleozoico tardío dejó una huella clara y cuantificable en la estructura profunda de la litosfera que todavía podemos detectar hoy”.
Dos dominios litosféricos con historias distintas
Mediante el análisis espacial de isótopos de elementos químicos como el hafnio y neodimio, el equipo identificó dos zonas de la litosfera bien diferenciadas por su composición o dominios litosféricos, bajo el Tianshan Occidental: Uno al norte, vinculado a magmas derivados de un manto modificado por la subducción de una capa oceánica por debajo de una continental y otro enriquecido, al sur, donde los magmas se originaron a partir de un manto modificado por sedimentos reciclados de una corteza continental antigua.
Detectamos estas diferencias geoquímicas a través de las anomalías de gravedad y de la velocidad de las ondas sísmicas en la corteza inferior, a profundidades de entre 35 y 45 km”, señala Daniel Gómez‑Frutos, investigador de la Universidad de Portsmouth y coautor del estudio. “Esto confirma que la estructura actual de la litosfera está directamente heredada de procesos magmáticos muy antiguos”.
Gracias a los modelos termodinámicos de equilibrio de fases que simulan la diferenciación de magmas en la base de la corteza, el equipo ha comprobado que los dos dominios generaron residuos minerales distintos, con composiciones, densidades y contenidos en sílice diferentes
En el dominio sur, la incorporación de materiales supracorticales reciclados dio lugar a una corteza inferior menos densa con minerales más ligeros como la plagioclasa, mientras que el dominio norte conserva una corteza inferior más densa con minerales como el clinopiroxeno o el granate. “Estas diferencias explican de forma natural los contrastes observados en los datos sísmicos y gravimétricos actuales”, apunta Castro.
“La clave está en los residuos que deja el magmatismo profundo: no vemos directamente esas rocas, pero su composición controla la densidad de la litosfera con la que convivimos hoy y por ende la velocidad de las ondas sísmicas”.
El trabajo demuestra que es posible reconstruir la arquitectura profunda de orógenos muy antiguos, incluso cuando no existen fragmentos directos de la corteza profunda, utilizando rocas magmáticas expuestas en superficie.
Referencia:
He Huang, Tao Wang et al. «Linking deep-time magmatism to present-day lithospheric architecture through integrating geochemical mapping, geophysical observation, and phase equilibrium modeling». Earth and Planetary Science Letters