Un estudio muestra que la desintegración de los continentes provoca profundas olas terrestres, lo que lleva a la aparición de formaciones topográficas como escarpes 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 algunas de las características topográficas más grandes del planeta.

En su estudio, publicado recientemente en NaturalezaLos investigadores han estudiado los efectos de las fuerzas tectónicas globales en el paisaje cambiante durante cientos de millones de años. Descubrieron que cuando las placas tectónicas se rompen, se desencadenan poderosas ondas en las profundidades de la Tierra, que pueden provocar que la superficie de los continentes se eleve más de un kilómetro.

El misterio de los escarpes y las mesetas

Estos descubrimientos ayudan a resolver un misterio de larga data sobre las fuerzas dinámicas que dan forma y conectan algunas de las formas terrestres más espectaculares de la Tierra: vastas características topográficas llamadas «escarpes» y «mesetas» que influyen profundamente en el clima y la biología.

“Los científicos han sospechado durante mucho tiempo que los accidentes geográficos escarpados de un kilómetro de altura llamados Grandes Escarpas, como el ejemplo clásico que rodea a Sudáfrica, se forman cuando los continentes se agrietan y eventualmente se separan. Sin embargo, explicar por qué las partes interiores de los continentes, alejadas de estas escarpaduras, se elevan y erosionan ha resultado mucho más difícil. ¿Está este proceso siquiera relacionado con la formación de estos imponentes acantilados? En pocas palabras, no lo sabíamos”, 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, compuesto por la Dra. Thea Hincks, el Dr. Derek Keir y Alice Cunningham, colaboró ​​con colegas del Centro Helmholtz de Potsdam – GFZ (Centro Alemán de Investigación en Geociencias) y el Universidad de Birmingham para responder a esta pregunta fundamental.

Sus resultados ayudan a explicar por qué partes de continentes que antes se consideraban «estables» experimentan una considerable elevación y erosión, y cómo tales procesos pueden migrar cientos o incluso miles de kilómetros tierra adentro, formando grandes regiones elevadas llamadas mesetas, como la meseta central de Sudáfrica.

Modelando el levantamiento y la erosión de los continentes.

Basándose en su estudio que vincula las erupciones de diamantes con la ruptura continental, publicado el año pasado en NaturalezaEl equipo utilizó modelos informáticos avanzados y métodos estadísticos para estudiar 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 separan, el estiramiento de la corteza continental provoca movimientos agitados en el manto de la Tierra (la capa voluminosa entre la corteza y el núcleo).

El profesor Sascha Brune, director de la sección de modelado geodinámico del GFZ Potsdam, afirma: “Este proceso se puede comparar con un movimiento arrollador que avanza hacia los continentes y perturba sus cimientos profundos. »

El profesor Brune y la doctora Anne Glerum, también radicados en Potsdam, llevaron a cabo simulaciones para estudiar cómo se produce este proceso. El equipo observó un patrón interesante: la velocidad de las «ondas» del manto terrestre que se mueven debajo de los continentes en sus simulaciones coincidía estrechamente con la velocidad de los principales eventos de erosión que arrasaron el paisaje del sur de África después de la ruptura del antiguo supercontinente Gondwana.

Los científicos han reunido evidencia que sugiere que las Grandes Escarpas se originan en los bordes de antiguos valles del rift, similares a las paredes escarpadas que se ven hoy en los márgenes del Rift de África Oriental. Al mismo tiempo, el fenómeno del rifting también desencadena una “onda del manto profundo” que se mueve a lo largo de la base del continente a una velocidad de unos 15 a 20 kilómetros por millón de años.

Creen que esta onda elimina capas de roca de las raíces continentales por convección.

«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.

Utilizando estos datos, el equipo modeló cómo responden los paisajes a este levantamiento causado por el manto de la Tierra. 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 del terreno se eleve aún más, formando mesetas elevadas.

«Nuestros modelos de evolución del paisaje muestran cómo una secuencia de acontecimientos relacionados con el rifting puede dar lugar tanto a un escarpe como a una meseta plana y estable, incluso si se ha erosionado una capa de varios miles de metros de roca», explica Jean Braun, profesor de modelización de procesos en la superficie de la Tierra en GFZ Potsdam, también con sede en la Universidad de Potsdam.

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

El Dr. Steve Jones, profesor asociado de Sistemas Terrestres en la Universidad de Birmingham, agregó: “Aquí tenemos un argumento convincente de que el rifting puede, en algunas circunstancias, generar directamente células de convección del manto superior a gran escala, y éstas. Los sistemas convectivos iniciados por fisuras 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 la rápida aparición de diamantes desde las profundidades de la Tierra también da forma fundamentalmente a los paisajes continentales, influyendo en una multitud de factores, desde los climas regionales y la biodiversidad hasta 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 ruptura continental no sólo altera las capas profundas de la Tierra, sino también efectos que repercuten en la superficie. de continentes, antes considerados estables.

«La desestabilización del corazón de los continentes también debió afectar a los climas antiguos», concluye el profesor Gernon.

Referencia: “Coevolución de márgenes e interiores cratónicos 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