Un estudio innovador sacude las creencias establecidas sobre la formación de montañas

Una nueva investigación dirigida por la Universidad Estatal de Colorado apunta a respuestas sobre cómo y por qué las montañas están enterradas más profundamente de lo que se pensaba.

«La construcción de montañas es un proceso fundamental de cómo se comporta la Tierra», dijo Sean Gallen, autor principal y profesor asistente de geociencias de CSU, «y este estudio sugiere que es posible que no lo entendamos tan bien como creíamos».

Gallen y su equipo generaron nuevos conjuntos de datos y metodologías para usar paisajes en la reconstrucción de grandes historias de construcción de montañas en el sur de Italia. Su enfoque único produjo lo que Gallen describe como resultados «confusos».

En zonas de subducción, como la de Calabria en el sur de Italia, una placa tectónica se sumerge debajo de otra placa. Se cree que las montañas en estos ambientes se formaron a través del desmoronamiento y engrosamiento de la corteza terrestre.

El equipo combinó mediciones que registraron tiempos geológicamente cortos y largos, que van desde miles de años hasta decenas de millones de años. Como un «registrador geológico» de la historia tectónica, el paisaje llenaba el resto.

Paisaje de Calabria con vistas al mar Tirreno con una terraza marina en primer plano (área plana). Crédito: Sean Gallen

«En el sur de Italia, el paisaje es en realidad el puente entre estos diferentes métodos que normalmente usamos», dijo Gallen.

Las áreas planas y de gran elevación del paisaje a lo largo de la «punta» de la península italiana representan una época en la que la formación de montañas era lenta y una transición empinada debajo marca una rápida aceleración. Estas pistas en el paisaje permitieron a los investigadores producir un registro continuo y a largo plazo de levantamiento de rocas, el registro más largo y completo de su tipo.

«Esperaríamos ver una correlación entre la rapidez con la que una placa se hunde debajo de otra placa con el tiempo y nuestro historial de levantamiento de rocas, y no lo vemos», dijo Gallen.

El desmoronamiento y engrosamiento de la corteza parece ser secundario a otro proceso de formación de las montañas de Calabria. Los datos indican el descenso de la placa inferior a través del manto terrestre y su alteración del campo de flujo del manto como el principal factor que controla el levantamiento de rocas.

Estudiantes graduados de CSU toman muestras de roca madre para termocronología en Calabria, Italia. Desde la izquierda, Nikki Seymour, segunda autora del estudio, Johanna Eidmann y Eyal Marder. Crédito: Sean Gallen

«Los resultados sugieren que la forma típica en que vemos la construcción de montañas no es cierta para el sur de Italia», dijo Gallen. “Parece estar controlado por cosas que están mucho más profundamente dentro del sistema de la Tierra. Este comportamiento se ha visto en modelos, pero nunca en la naturaleza. Esta es la primera vez que creemos que lo hemos observado».

Gallen advirtió que se necesitan más datos para confirmar si su interpretación es correcta, pero está respaldada por modelos numéricos existentes. Los científicos han relacionado previamente la altura de la montaña con las interacciones de las placas tectónicas dentro del manto que fluye plásticamente de la Tierra, pero esta investigación indica por primera vez que este mecanismo es la fuerza dominante en la construcción de montañas en las zonas de subducción.

«Los registros que hemos producido implican que las señales de la tierra profunda parecen dominar lo que sucede en la superficie», dijo Gallen. “Llevo 15 años trabajando en el Mediterráneo y este resultado ha cambiado profundamente mi forma de pensar sobre estas zonas de subducción”.

Paisaje de Calabria con vistas al mar Tirreno con una terraza marina en primer plano (área plana). Crédito: Sean Gallen

Investigación transformadora y transparente

Las nuevas técnicas desarrolladas para este estudio ofrecen un gran avance en la construcción de historias de levantamiento de rocas a largo plazo.

El equipo creó una imagen unificada basada en una colección de medidas geomorfológicas estándar: termocronología, nucleidos cosmogénicos, perfiles fluviales de lecho rocoso y el registro de niveles del mar pasados ​​encontrados en terrazas marinas. El nuevo enfoque va más atrás que otros métodos y utiliza diferentes conjuntos de datos para restringir el modelado de una manera única.

El método se aplica mejor a los sistemas activos, donde el paisaje moderno ofrece pistas sobre su historia. Cuanto más atrás en el tiempo geológico estuvo activo un sistema, más difícil es reconstruir su historia con certeza.

Software desarrollado para el estudio, publicado en DOI: 10.1038/s41561-023-01185-4