Las configuraciones continentales de la Tierra han cambiado drásticamente a lo largo de sus miles de millones de años de historia, transformando no solo su posición en el planeta, sino también su topografía a medida que la expansión y contracción de la corteza dejaban una huella en el paisaje.
Por Hannah Bird, Phys.org
Algunas áreas de la corteza continental han mantenido una estabilidad a largo plazo desde el comienzo de la historia de la Tierra, con poca destrucción por eventos tectónicos o convección del manto, conocidos como cratones.
Una investigación reciente, publicada en Nature Geoscience , ha analizado los mecanismos por los cuales estos cratones pueden haberse deformado, un proceso denominado descratonización.
Aunque se han propuesto como posibles causas la subducción (cuando una placa tectónica más densa es forzada a colocarse debajo de otra hasta el manto subyacente, donde se derrite) y las columnas profundas del manto (cuando un segmento del manto sube a la superficie debido a su flotabilidad y erosiona térmicamente la corteza), los mecanismos que impulsan la deformación y la eventual destrucción de los cratones de la Tierra siguen siendo esquivos.
El profesor Shaofeng Liu, de la Universidad de Geociencias de China, y sus colegas han investigado la desintegración de un cratón particular durante un período de 200 millones de años.
Para ello, el equipo de investigación ha considerado el Cratón del Norte de China (NCC), en el oeste del océano Pacífico, desde el Mesozoico medio (hace 168 millones de años, Ma) utilizando modelos de flujo del manto en cuatro dimensiones del sistema de placas y manto de la Tierra. Esto incluyó datos sobre la evolución de la topografía de la superficie, la deformación de la litosfera (corteza y manto superior) y la tomografía sísmica (una técnica que utiliza ondas sísmicas para generar modelos 3D del interior de la Tierra).
Identificaron dos etapas de cambio importante para la NCC que han llevado a su deformación a través del tiempo. Inicialmente, la subducción de la placa oceánica de Izanagi, de inclinación poco profunda (subducción de losa plana) desde el este llevó al engrosamiento de la corteza NCC suprayacente de la placa euroasiática, ya que se acortó debido a la compresión de la tierra y formó elevaciones topográficas (es decir, cadenas montañosas, cuyo punto más lejano se presenta como las montañas Taihang en la superficie). Esto ocurrió debido al movimiento hacia el este de la placa euroasiática a un ritmo acelerado.
Una fase posterior de rápido retroceso de la placa plana (cuando la placa en subducción retrocede hacia la superficie) provocó una extensión y un adelgazamiento de la litosfera del 26% en comparación con su espesor inicial. Esto fue resultado del cambio de movimiento de la NCC de este a sur, lo que ralentizó la convergencia de las dos placas.
Estas dos etapas ocurrieron durante millones de años en múltiples fases, comenzando con fallas de empuje con dirección noreste (rocas más antiguas empujadas por encima de rocas más jóvenes) y fallas transpresionales (desplazamiento horizontal de rocas con un acortamiento agregado perpendicular al movimiento) durante el Jurásico y el Cretácico temprano (desde el comienzo del período de estudio a ~200 Ma hasta 136 Ma).
A partir de 136 Ma hubo varios episodios de extensión de la corteza, antes de que esto fuera interrumpido por la compresión a lo largo de 93-80 Ma en el Cretácico tardío, con una extensión continua posterior hasta el día de hoy, que finalmente condujo a la desintegración del cratón.
Para validar estos hallazgos, los científicos generaron tres modelos de flujo para reconstruir la historia tectónica de la región, basándose en predicciones de sus estructuras en la actualidad y en comparaciones con datos de tomografía sísmica.
El modelo validado de retroceso de losa plana reprodujo con precisión una losa de 4.000 km de ancho y hasta 660 km de profundidad dentro de la zona de transición del manto, que finalmente formó una gran cuña del manto.
Esta característica se evidencia en el registro de rocas volcánicas que se observa hoy en día, con carbonatos reciclados de la placa subducida hacia el manto superior, formando la característica peridotita carbonatada. A lo largo de decenas de millones de años, esta cuña del manto finalmente desapareció a medida que avanzaba el retroceso de la placa.
La descratonización del NCC no es un evento aislado; el profesor Liu sugiere que otras áreas del planeta pueden haber experimentado procesos similares, con diferencias locales, y es el foco de una investigación continua.
«El cratón norteamericano, el cratón sudamericano y el cratón del Yangtze en China pueden haber experimentado una deformación similar. Todos ellos pueden haber experimentado una subducción temprana de losas planas. Sin embargo, es posible que se haya producido una intensa subducción posterior por retroceso en el cratón del Yangtze. Por el contrario, el cratón norteamericano sufrió un retroceso de la fosa después de la subducción de losas planas, pero no mostró un retroceso significativo de las losas».
En general, esta investigación destaca cómo los cratones en el interior de los continentes tienen menos probabilidades de desestabilizarse en comparación con aquellos cercanos a los límites de las placas, que pueden ser susceptibles a procesos de subducción y retroceso con el tiempo.
«La litosfera antigua puede fragmentarse, y esta desintegración puede ser causada por esta forma especial de subducción que ocurre cerca de las placas oceánicas, lo que revela cómo evolucionaron los continentes a lo largo de la historia de la Tierra», concluye el profesor Liu.
Más información: Shaofeng Liu et al., Deformación del cratón a partir de la subducción y el retroceso de losas planas, Nature Geoscience (2024). DOI: 10.1038/s41561-024-01513-2
