Los científicos resuelven el antiguo misterio de los continentes en ascenso

Un estudio muestra que la fractura de continentes provoca ondas profundas en la Tierra, lo que lleva a la formación de accidentes topográficos como pendientes y mesetas.

Un equipo de científicos dirigido por la Universidad de Southampton ha respondido una de las preguntas más desconcertantes de la tectónica de placas: cómo y por qué las partes «estables» de los continentes se elevan gradualmente hasta formar algunos de los accidentes topográficos 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 dividen, se desencadenan poderosas ondas en las profundidades de la Tierra, que pueden hacer que las superficies continentales se eleven más de un kilómetro.

El misterio de los escarpes y mesetas

Estos descubrimientos ayudan a resolver un antiguo misterio sobre las fuerzas dinámicas que dan forma y conectan algunos de los accidentes geográficos más espectaculares de la Tierra: vastas formaciones 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 empinadas 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, esto explica por qué los interiores distantes de los continentes de tales escarpas se elevan y se elevan. erosionar ha demostrado ser mucho más desafiante. No sabíamos si este proceso está realmente relacionado con la formación de estos escarpes masivos», 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, el Centro Alemán de Investigación en Geociencias y el GFZ. Universidad de Birmingham para responder a esta pregunta fundamental.

Sus hallazgos ayudan a explicar por qué partes de continentes que antes se consideraban «estables» sufren un importante levantamiento y erosión, y cómo tales procesos pueden desplazarse cientos o incluso miles de kilómetros tierra adentro, formando vastas regiones elevadas conocidas como mesetas, como la meseta central de Sudáfrica.

Modelado del levantamiento y la erosión continentales.

Según su estudio que vincula las erupciones de diamantes con las desintegraciones continentales, publicado el año pasado en NaturalezaEl equipo utilizó modelos informáticos avanzados y métodos estadísticos para analizar cómo respondió la superficie de la Tierra a la desintegración de las placas continentales a lo largo del tiempo.

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

El profesor Sascha Brune, jefe de la sección de modelado geodinámico del GFZ Potsdam, afirma: «Este proceso se puede comparar con un movimiento de barrido que se mueve 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 produce 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 del sur de África tras la desintegración del antiguo supercontinente Gondwana.

Los científicos han reunido evidencia para plantear la hipótesis de que las Grandes Escarpas se originan en los bordes de antiguos valles del Rift, muy similares a las paredes escarpadas visibles hoy en el borde del Valle del Rift en África Oriental. Mientras tanto, el evento de ruptura también desencadena una onda profunda del manto que viaja a lo largo de la base del continente a unos 15-20 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.

A partir de esto, el equipo modeló cómo responden los paisajes a este levantamiento impulsado por el manto. Descubrieron que las inestabilidades del manto migratorio 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 mesetas elevadas.

«Nuestros modelos de evolución del paisaje muestran cómo una secuencia de eventos relacionados con la fracturación puede dar lugar a una pendiente y una meseta estables y planas, incluso si una capa de varios miles de metros de roca ha sido erosionada», explicó Jean Braun, profesor de Superficie de la Tierra. Modelado de procesos en GFZ Potsdam, también con sede en la Universidad de Potsdam.

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

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, bajo ciertas circunstancias, generar directamente células convectivas del manto superior de escala continental de larga vida y estas iniciadas por el rifting Los sistemas convectivos tienen un efecto profundo en la topografía de la superficie de la Tierra, la erosión, la sedimentación y la distribución de los recursos naturales».

Conclusión y direcciones futuras.

El equipo concluyó que la misma cadena de perturbaciones del manto que desencadena el rápido surgimiento de diamantes desde las profundidades de la Tierra también da forma fundamentalmente a los paisajes continentales, influyendo en una variedad de factores que van desde el clima regional hasta la biodiversidad y 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 desintegración de los continentes no sólo perturba las capas profundas de la Tierra, sino que también tiene efectos que afectan la superficie de los continentes, que antes se pensaba que eran estables.

«La desestabilización de los núcleos continentales también debe haber tenido repercusiones en los climas antiguos», concluyó el profesor Gernon.

Referencia: “Coevolución de los márgenes e interiores de los cratones 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