Geólogos de la Universidad de Hong Kong (HKU) han logrado un gran avance en la comprensión de cómo se formaron los primeros continentes de la Tierra durante el Arcaico, hace más de 2500 millones de años. Sus hallazgos, publicados recientemente en Science Advances , sugieren que la corteza continental primitiva probablemente se formó mediante procesos profundos de la Tierra llamados penachos del manto, en lugar de la tectónica de placas que da forma a los continentes actuales.
A diferencia de otros planetas de nuestro sistema solar, la Tierra es un planeta único con corteza continental : vastas masas de tierra con composiciones granitoides que sustentan la vida. Sin embargo, el origen de estos continentes ha sido un misterio. Los científicos han debatido durante mucho tiempo si la corteza continental primitiva se formó mediante la tectónica de placas (es decir, la subducción y colisión de placas gigantes de la corteza terrestre) o mediante otros procesos que no implican el movimiento de placas.
Este estudio, dirigido por los doctores Dingyi Zhao y Xiangsong Wang del Grupo de Investigación de la Tierra Temprana del Profesor Guochun Zhao de Mok Sau-King en el Departamento de Ciencias de la Tierra y Planetarias de la HKU, junto con colaboradores internacionales, ha descubierto evidencia sólida de que un mecanismo geodinámico distinto dio forma a los años de formación de la Tierra.
En lugar de los procesos tectónicos de placas que observamos hoy, la investigación apunta a un régimen dominado por penachos del manto : imponentes columnas de roca caliente y fundida que ascienden desde las profundidades de la Tierra. También identifica un fenómeno conocido como sagducción, en el que las rocas superficiales descienden gradualmente por su peso hacia las capas más calientes y profundas del planeta. Estos hallazgos arrojan nueva luz sobre los procesos dinámicos que gobernaron la evolución temprana de la litosfera terrestre.
Estudiar rocas antiguas para comprender el pasado profundo
El equipo analizó antiguas rocas granitoides llamadas TTG (tonalita-trondhjemita-granodiorita), que constituyen gran parte de la corteza continental más antigua. Estas rocas, halladas en el norte de China, datan de hace unos 2500 millones de años. Mediante técnicas avanzadas, los investigadores estudiaron los diminutos minerales presentes en las rocas, conocidos como circones, que conservan las características químicas de su formación.
Al medir el contenido de agua y la composición isotópica de oxígeno de estos circones, el equipo descubrió que las rocas se formaron en ambientes secos y de alta temperatura, a diferencia de los que se encuentran típicamente en zonas donde las placas tectónicas colisionan y una se hunde bajo la otra ( zonas de subducción ). Las firmas de oxígeno también indican una mezcla de rocas oceánicas fundidas y sedimentos, lo que coincide con rocas formadas sobre columnas del manto en lugar de zonas de subducción.
Los investigadores propusieron un modelo de dos etapas para explicar sus hallazgos. Hace unos 2700 millones de años, una pluma del manto provocó la formación de gruesos cúmulos de basalto (roca volcánica rica en Fe y Mg) en el lecho marino. Posteriormente, hace unos 2500 millones de años, otra pluma del manto aportó calor que provocó la fusión parcial de las partes inferiores de estos basaltos. Este proceso produjo las rocas TTG, más ligeras, que finalmente formaron la corteza continental.
Implicaciones para la ciencia de la Tierra y los planetas
«Nuestros resultados proporcionan evidencia sólida de que la corteza continental arcaica no necesariamente se formó por subducción», explicó el Dr. Dingyi Zhao, investigador postdoctoral del Departamento de Ciencias de la Tierra y Planetarias y primer autor del artículo. «En cambio, un proceso en dos etapas, que incluye la surgencia de la pluma del manto y la sagducción gravitacional de rocas verdes, explica mejor las características geoquímicas y geológicas observadas en el Bloque Oriental».
El estudio distingue dos conjuntos de TTG Arcaicos coetáneos —uno relacionado con la pluma y el otro con el arco— comparando su contenido de agua en el circón y sus isótopos de oxígeno. El profesor Guochun Zhao enfatizó: «Los TTG del Bloque Oriental contienen significativamente menos agua que los formados en una zona de suprasubducción en el Orógeno Transnorte de China, lo que refuerza la interpretación de un origen sin subducción».
«Este trabajo constituye una gran contribución al estudio de la geodinámica de la Tierra primitiva», añadió el coautor, el profesor Fang-Zhen Teng, de la Universidad de Washington. «Nuestro uso de los isótopos de agua y oxígeno del circón nos ha proporcionado una nueva y poderosa perspectiva sobre la formación y evolución de la corteza continental primitiva».
Este estudio no solo aporta nuevos conocimientos sobre la formación de la corteza continental arcaica, sino que también destaca la aplicación de indicadores acuosos para distinguir entre entornos tectónicos. Contribuye a la creciente evidencia de que las plumas del manto desempeñaron un papel fundamental en la formación de la corteza continental temprana.
Más información: Dingyi Zhao et al., Un origen de la corteza continental arcaica por sagducción de la pluma del manto en dos etapas, revelado por los isótopos de agua y oxígeno de los TTG, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adr9513
