La Tierra de hoy es un planeta dinámico con una capa externa compuesta de placas gigantes que se mueven juntas, se deslizan o se sumergen una debajo de la otra, dando lugar a terremotos y volcanes. Otros se separan en las montañas submarinas, donde la roca fundida se extiende desde los centrosde las principales cuencas oceánicas.
Pero una nueva investigación sugiere que este no fue siempre el caso. En cambio, poco después de que la Tierra se formara y comenzara a enfriarse, la primera capa externa del planeta era una capa única, sólida pero deformable. Más tarde, esta capa comenzó a doblarse y agrietarse más ampliamente, dando lugar a la moderna tectónica de placas.
La investigación, descrita en un artículo publicado el 27 de febrero de 2017 en la revista Naturaleza , es la última salva en un debate de larga data en la comunidad de investigación geológica: la tectónica de placas comenzó de inmediato, una teoría conocida como uniformitarianismo, o la Tierra pasó primero por una fase larga con un caparazón sólido que cubría todoplaneta? Los nuevos resultados sugieren que el modelo de caparazón sólido está más cerca de lo que realmente sucedió.
"Los modelos sobre cómo se formó la primera corteza continental generalmente se dividen en dos grupos: los que invocan la tectónica de placas de estilo moderno y los que no", dijo Michael Brown, profesor de geología en la Universidad de Maryland y coautordel estudio: "Nuestra investigación respalda lo último: una 'tapa estancada' que forma la capa externa del planeta a principios de la historia de la Tierra".
Para llegar a estas conclusiones, Brown y sus colegas de la Universidad de Curtin y el Servicio Geológico de Australia Occidental estudiaron rocas recolectadas del Terrane de Pilbara Oriental, una gran área de corteza granítica antigua ubicada en el estado de Australia Occidental. Las rocas aquí se encuentran entre losmás antiguo conocido, que oscila entre los 3.5 y los 2.500 millones de años la Tierra tiene aproximadamente 4.500 millones de años. Los investigadores seleccionaron específicamente granitos con una composición química generalmente asociada con arcos volcánicos, un signo revelador de actividad tectónica de placas.
Brown y sus colegas también observaron rocas de basalto de la formación Coucal asociada. El basalto es la roca que se produce cuando los volcanes entran en erupción, pero también forma el fondo del océano, a medida que el basalto fundido entra en erupción en las crestas en el centro de las cuencas oceánicas.-tectónica de placas de un día, cuando el basalto del fondo del océano llega a los continentes, se sumerge - o se subduce - debajo de la superficie de la Tierra, donde genera fluidos que permiten que el manto suprayacente se derrita y eventualmente cree grandes masas de granito debajo de la superficie.
Investigaciones anteriores sugirieron que los basaltos de Coucal podrían ser las rocas fuente de los granitos en el Pilbara Terrane, debido a las similitudes en su composición química. Brown y sus colaboradores se propusieron verificar esto, pero también probar otra suposición de larga data: ¿podrían los basaltos Coucal haberse derretido para formar granito de otra manera que no sea la subducción del basalto debajo de la superficie de la Tierra? Si es así, tal vez la tectónica de placas todavía no estaba sucediendo cuando se formaron los granitos Pilbara.
Para abordar esta pregunta, los investigadores realizaron cálculos termodinámicos para determinar los equilibrios de fase del basalto Coucal promedio. Los equilibrios de fase son descripciones precisas de cómo se comporta una sustancia bajo diversas condiciones de temperatura y presión, incluida la temperatura a la que comienza la fusión, la cantidad defundido producido y su composición química.
Por ejemplo, uno de los diagramas de equilibrio de fases más simples describe el comportamiento del agua: a bajas temperaturas y / o altas presiones, el agua forma hielo sólido, mientras que a altas temperaturas y / o bajas presiones, el agua forma vapor gaseoso.un poco más involucrado con las rocas, que tienen composiciones químicas complejas que pueden tomar combinaciones minerales muy diferentes y características físicas basadas en la temperatura y la presión.
"Si saca una roca del estante y la derrite, puede obtener un diagrama de fase. Pero está atascado con una composición química fija", dijo Brown. "Con el modelado termodinámico, puede cambiar la composición, la presión ytemperatura de forma independiente. Es mucho más flexible y nos ayuda a responder algunas preguntas que no podemos abordar con experimentos en rocas ".
Usando los basaltos de Coucal y los granitos de Pilbara como punto de partida, Brown y sus colegas construyeron una serie de experimentos de modelado para reflejar lo que podría haber ocurrido en una Tierra antigua sin tectónica de placas. Sus resultados sugieren que, de hecho, los granitos de Pilbara podrían haber tenidoformado a partir de los basaltos Coucal.
Más al punto, esta transformación podría haber ocurrido en un escenario de presión y temperatura consistente con una "tapa estancada", o una sola capa que cubre todo el planeta.
La tectónica de placas afecta sustancialmente la temperatura y la presión de las rocas dentro del interior de la Tierra. Cuando una losa de roca se subduce bajo la superficie de la Tierra, la roca comienza relativamente fría y tarda en ganar calor. Para cuando alcanza una temperatura más alta, elLa roca también ha alcanzado una profundidad significativa, que corresponde a la alta presión, de la misma manera que un buzo experimenta una mayor presión a mayor profundidad del agua.
En contraste, un régimen de "tapa estancada" sería muy caliente a profundidades relativamente bajas y presiones bajas. Los geólogos se refieren a esto como un "gradiente térmico alto".
"Nuestros resultados sugieren que los granitos Pilbara se produjeron mediante la fusión de los basaltos Coucal o materiales similares en un ambiente de alto gradiente térmico", dijo Brown. "Además, la composición de los basaltos Coucal indica que ellos también provienen de una época anteriorgeneración de rocas fuente. Llegamos a la conclusión de que un proceso de múltiples etapas produjo los primeros continentes de la Tierra en un escenario de 'tapa estancada' antes de que comenzara la tectónica de placas ".
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Materiales proporcionados por Universidad de Maryland . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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