La subducción controla la distribución y la fragmentación de las placas tectónicas

Simulación de los movimientos de convección del manto y su repercusión en la fragmentación de la litosfera (la corteza y el manto superior) en placas de diferentes tamaños. [C. Mallard et al./ Nature]

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La corteza terrestre constituye un rompecabezas de 53 piezas, las placas tectónicas, que pueden ser de dos tipos, de tamaño grande o pequeño. De las primeras hay siete: América del Norte, América del Sur, África, Eurasia, el Pacífico, Australia y la Antártida. Juntas cubren el 94 por ciento del globo. Entre estas placas grandes se hallan otras 46 placas pequeñas. ¿A qué se debe tal distribución, y qué mecanismos han dado lugar a esta división? Claire Mallard, del Laboratorio de Geología de Lyon, y sus colaboradores han creado simulaciones numéricas de planetas ficticios en tres dimensiones para entender cómo se produce la separación de la corteza.

La superficie terrestre se halla en movimiento constante. Esta idea fue formulada por primera vez por Alfred Wegener a principios del siglo XX, pero la comunidad de geofísicos tardó décadas en aceptar su teoría de la deriva continental. En los años cincuenta y sesenta fue reformulada en términos de tectónica de placas: la litosfera (la corteza y la parte superior del manto) se divide en placas que se forman en las dorsales oceánicas y desaparecen al hundirse en el manto en las zonas de subducción. El movimiento de las placas puede reconstruirse a través de las anomalías magnéticas registradas en la corteza oceánica. Pero esta tiene una vida corta, especialmente las placas oceánicas más pequeñas, por lo que resulta difícil reconstruir su historia geológica más allá de los 100 millones de años y deducir los mecanismos subyacentes.

Claire Mallard y sus colaboradores han utilizado centros de procesamiento de datos para crear tierras ficticias en tres dimensiones. Estas simulaciones incorporan fórmulas físicas llamadas «de convección» que describen los movimientos del manto terrestre. Los cálculos tienen en cuenta numerosos parámetros, como la viscosidad y la plasticidad del manto.

En las simulaciones, los investigadores han hallado una distribución entre las placas grandes y pequeñas similar a la de la Tierra. Ello confirma que la repartición de las placas tectónicas guarda relación con las interacciones entre la litosfera y la convección del manto. En particular, han demostrado que las dimensiones de las células de convección son equiparables al tamaño de las placas; y que las pequeñas placas se forman preferentemente cerca de las zonas de subducción, donde las placas están sometidas a grandes tensiones al hundirse bajo el manto.

Por otra parte, los investigadores han demostrado que la distribución entre las placas pequeñas y las grandes se ha mantenido bastante estable durante varios cientos de millones de años. Hasta el momento, las reconstrucciones de la historia geológica, basadas en métodos estadísticos, indicaban que, hace 200 millones de años, la litosfera estaba constituida principalmente por grandes placas que se fueron fragmentando con el tiempo. Sin embargo, algunos autores pensaban que debía de haber más zonas de subducción en el pasado, aunque no podían demostrarlo. El nuevo estudio apoya esta hipótesis y pone de manifiesto que los modelos anteriores habían sobreestimado el número de placas grandes antiguas en detrimento de las pequeñas.

Esta subestimación de las placas pequeñas tiene una repercusión directa en el análisis retrospectivo del ciclo de carbono. En efecto, las zonas de subducción corresponden a lugares de una intensa actividad volcánica y, por consiguiente, de elevadas emisiones de dióxido de carbono. Si las placas de menor tamaño eran en realidad más numerosas, también lo serían las zonas de subducción y el vulcanismo asociado a ellas. Son datos que hay que tener en cuenta en el estudio del ciclo del carbono de hace varios cientos de millones de años.

Más información en Nature

Fuente: Sean Bailly / Pour la Science

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