Los continentes de la Tierra se desplazan lentamente por la superficie del planeta debido a la tectónica de placas, lo que culmina en regiones de expansión y colisión de la corteza. En este último caso, las altas temperaturas y presiones provocan la remodelación de la corteza, lo que afecta a su composición, así como a la del manto subyacente. Además, cuando dos placas continentales chocan, se producen características topográficas distintivas, en concreto cadenas montañosas, que son manifestaciones superficiales del engrosamiento de la corteza terrestre.
Por Hannah Bird, Phys.org
Tres de estas zonas de colisión forman la meseta tibetana-himalaya, los Alpes europeos y los montes Zagros en Irán, Irak y Turquía, y se originaron durante el Cenozoico (los últimos 66 millones de años). Una nueva investigación, publicada en Earth and Planetary Science Letters , ha intentado cuantificar la cantidad de corteza continental que se pierde en el manto cuando dos placas chocan en cada uno de estos límites.
Para ello, el Dr. Ziyi Zhu, investigador de la Universidad de Monash (Australia), y sus colegas desarrollaron un modelo teórico para el equilibrio masa/volumen de la corteza continental y compararon la cantidad de corteza acortada con la corteza engrosada verticalmente, extruida lateralmente y erosionada en la superficie.
Para simplificar la utilidad de cada uno de estos parámetros en los cálculos, el Dr. Zhu dice: «Imagínese apretando una barra de chocolate blanda: el material comprimido (acortamiento horizontal) forma una pila (engrosamiento vertical).
«Además, la corteza puede moverse en direcciones perpendiculares a la compresión (extrusión) o sufrir erosión. Si se conserva la masa de la corteza, la masa de la corteza acortada debería equilibrarse con la masa de la corteza engrosada, junto con cualquier corteza perdida por erosión o extrusión lateral. Cualquier desequilibrio indica que la corteza faltante probablemente se hunda en el manto».
El equipo de investigación identificó que al menos el 30% de la corteza continental se perdió en el manto durante la formación de la meseta del Himalaya y el Tíbet y los montes Zagros (posiblemente hasta el 64% en el caso de estos últimos, dependiendo del espesor inicial de la corteza), mientras que hasta el 50% del volumen de los Alpes podría haberse destruido. Es importante destacar que esta pérdida del manto tuvo el doble de efecto destructivo que la erosión superficial, que se estima en función de los volúmenes de abanicos de sedimentos asociados con cada cordillera.
El Dr. Zhu detalla la importancia de esta investigación y afirma: «Nuestra investigación cuantifica la cantidad de corteza terrestre que se pierde en el manto durante las colisiones continentales, como las que forman el Himalaya. Si bien es bien sabido que la erosión de las enormes montañas del Himalaya ha creado los abanicos sedimentarios más grandes y el segundo más grande de la Tierra (los abanicos de Bengala y del Indo), nuestros hallazgos indican que la pérdida de corteza en el manto es en realidad el doble de la erosión superficial».
El Dr. Zhu explica que la delaminación es el mecanismo probable responsable del reciclaje de la corteza durante la formación de la meseta del Himalaya y el Tíbet.
«Este proceso implica el rápido hundimiento o desprendimiento de la litosfera continental inferior en el manto, impulsado por la mayor densidad de eclogitas que se formaron en la base de las raíces de las montañas. La evidencia de la delaminación incluye la formación de rocas potásicas-adakíticas, cuyas firmas geoquímicas de origen profundo sugieren que fueron creadas por el calor de la astenosfera caliente ascendente (una porción fundida del manto de la Tierra) después de la delaminación de las raíces de las montañas.
«Una consecuencia clave de la deslaminación de las raíces densas de las montañas es la rápida elevación de la cordillera que se encuentra encima. Imaginemos un trozo de madera flotante con una capa de hierro adherida debajo, que lo sumerge parcialmente; si la capa de hierro se desprende y se hunde, la madera saldrá a la superficie.
«En la región del Himalaya, este rápido levantamiento inducido por la delaminación, que se corresponde con las edades de las rocas potásicas-adakíticas, coincide con el inicio de la intensificación de las lluvias monzónicas hace unos 22 millones de años. Esto pone de relieve una conexión entre los procesos de la corteza profunda y el cambio climático de la superficie durante la formación del cinturón montañoso por la colisión entre continentes».
En concreto, desde el inicio de la formación de la meseta del Himalaya y el Tíbet hace aproximadamente 59 millones de años, las reconstrucciones de placas sugieren que India y Asia han convergido unos 3.000 km, aunque solo entre 1.000 y 2.000 km de esta distancia se pueden atribuir al acortamiento de la corteza. Se considera que el resto no se ha conservado en el registro de rocas, sino que se atribuye a una parte de la corteza continental que se subdujo o deslaminó en el manto, conocida como Gran India.
Mientras tanto, la orogenia de los Alpes europeos comenzó a formarse hace unos 35 millones de años, con la posible destrucción de la mitad del volumen de la corteza. Esta pérdida puede deberse a la subducción de la corteza continental inferior hacia el manto, como se ha descrito cualitativamente en estudios anteriores.
Al mismo tiempo, los montes Zagros iniciaron su formación con la colisión de Arabia y Eurasia. En este caso, la pérdida orogénica se atribuye a una combinación de factores, entre ellos la pérdida del margen continental con la placa oceánica desprendida, la subducción continental y el goteo, un proceso por el cual gotean «manchas» de corteza continental desde su base.
«Las cadenas montañosas resultantes de colisiones continentales también se formaron más atrás en la historia geológica , especialmente durante la formación de los supercontinentes, cuando se unieron masas continentales masivas (por ejemplo, la colisión entre Gondwana Oriental y Occidental creó un vasto cinturón montañoso conocido como las Supermontañas Transgondwanas hace unos 500 millones de años)», explica el Dr. Zhu.
«Por lo tanto, si se produjeron procesos de pérdida orogénica similares, como los observados en la meseta del Himalaya y el Tíbet, los Alpes europeos y los montes Zagros, se habrían reciclado cantidades sustanciales de materiales continentales en el manto durante los eventos de formación de montañas, ‘contaminando’ el manto durante miles de millones de años a lo largo de los ciclos supercontinentales pasados».
Más información: Ziyi Zhu et al, Cuantificación de la pérdida de corteza continental en el manto a partir de cálculos de balance de volumen/masa en montañas colisionales modernas, Earth and Planetary Science Letters (2024). DOI: 10.1016/j.epsl.2024.119070
