8 Minute
Un nou studiu arată că interiorul adânc al Pământului rămâne mult mai dinamic decât se credea anterior: continentele pot pierde treptat straturile lor profunde, trimițând material vechi să plutească sub oceane, unde stimulează activitate vulcanică.
La adâncimi mari, sub suprafața terestră, un proces lent și surprinzător pare să reconfigureze compoziția chimică a mantelei oceanice. Cercetătorii coordonați de University of Southampton raportează că fragmente din rădăcinile continentale — materialul cristalin, dens, care susține continentele — pot fi dezlipite de sub plăcile continentale și transportate lateral în manta oceanică. Acolo, aceste relicve ale scoarței continentale alimentează erupții vulcanice și lasă o amprentă geochimică de durată, la sute sau chiar mii de kilometri de locul lor de origine.
Decojirea continentelor: o nouă cale de transport a materialului continental
Conceptul este simplu, dar are implicații geologice radicale: continentele nu sunt doar coji pasive care se rup la suprafață. Rădăcinile lor profunde pot fi destabilizate și îndepărtate treptat, un proces descris de echipă ca o „decojire” lentă dinspre interior. Folosind simulări numerice care modelează interacțiunile dintre litosferă și manta, cercetătorii arată cum întinderea tectonică la marginile continentale poate declanșa o instabilitate propagantă — un val mantalic — care se deplasează de-a lungul bazei continentului cu viteze extrem de mici. În milioane de ani, acest val poate smulge fragmente din adâncimi de 150–200 km și le poate transporta lateral în manta oceanică adiacentă.
Odată intrate în manta oceanică, aceste fragmente continentale funcționează ca rezervoare chimic îmbogățite. Când se topesc sau se remeltuiesc parțial, ele produc magme cu concentrații crescute de anumite elemente și rapoarte izotopice caracteristice scoarței continentale (de exemplu semnături pe Sr, Nd, Pb sau elemente incompatibile). Aceasta ajută la explicarea unei vechi enigmă: insule vulcanice aflate departe de limitele plăcilor, precum unele seamount-uri din Oceanul Indian, erup adesea roci cu semnături chimice care par „continentale”, chiar dacă se află în centrul plăcilor oceanice.
Un fragment din partea cea mai joasă a mantelei continentale (rădăcinile cristaline ale continentelor). Acesta reprezintă materialul pe care cercetarea propune că este îndepărtat și transportat lateral în manta oceanică.
Indici geochimici din Oceanul Indian
Echipa a combinat analize geochimice cu modele geodinamice și a aplicat ipoteza Provinciei de Seamount-uri din Oceanul Indian, un lanț vulcanic format după destrămarea supercontinentului Gondwana, cu peste 100 de milioane de ani în urmă. Semnăturile geochimice din unele dintre aceste seamount-uri înregistrează o scurtă etapă inițială de magmă îmbogățită imediat după separare, urmată de o estompare treptată a acelui semnal pe parcursul a zeci de milioane de ani. Cronologia și distribuția spațială coincid mai bine cu mecanismul de transport prin valuri mantale decât cu explicațiile clasice, precum reciclarea sedimentelor la zonele de subducție sau plume mantale profunde.
„De decenii știm că părți ale mantelei de sub oceane par ciudat contaminate, ca și cum fragmente de continente antice ar fi ajuns acolo”, a declarat profesorul Thomas Gernon de la University of Southampton, autor principal al studiului. „Dar nu am reușit până acum să explicăm corespunzător cum a ajuns atât material continental în acele regiuni.” Această observație subliniază importanța integrării datelor geochimice (izotopi radiogenici, elemente incompatibile, compoziții majore) cu modelarea geodinamică pentru a reconstrui procesele profunde.
Cum funcționează valurile mantale și de ce contează
În modelele lor, destrămarea continentală induce un răspuns dinamic în manta: o instabilitate lentă, rulantă, care se propagă de-a lungul bazei litosferei. Acest val mantalic perturbează rădăcinile continentale adânci, cauzând fragmentare și transport lateral al materialului continental dens. Mișcarea este glaciar de lentă — comparabilă cu o fracțiune extrem de mică a vitezei unor organisme lente — însă, pe timp geologic, este suficientă pentru a deplasa mase de material la distanțe de peste 1.000 km față de sursă.
Când aceste fragmente sunt depozitate într-o manta oceanică mai caldă și chimic distinctă, ele modifică regimurile de topire. Prin introducerea unor componente cu conținut ridicat de elemente incompatibile, fragmentele continentale pot genera topituri îmbogățite care alimentează vulcanismul intraplacă, menținând activitatea vulcanică mult timp după ce expresia superficială a riftării s-a mutat. Esențial este că aceste semnături îmbogățite pot persista fără a necesita prezența unui plumin mantalic clasic care să urce din marginea nucleu–manta.
„Am constatat că manta resimte efectele destrămării continentale mult timp după ce continentele s-au separat”, a spus profesorul Sascha Brune de la GFZ Helmholtz Centre Potsdam, coautor al lucrării. „Sistemul nu se oprește când se formează un nou bazin oceanic — manta continuă să se miște, să se reorganizeze și să transporte material îmbogățit departe de locul inițial.” Aceasta are implicații semnificative pentru înțelegerea cuplajului litosferă–manta, a dinamicii convective și a heterogenității geochimice la scară largă.
Context științific și implicații largi
De-a lungul decadelor, geospecialiștii au dezbătut cum vulcanismul oceanic dobândește semnale chimice considerate tipic continentale. Ipotezele tradiționale au pus accent pe sedimente reciclate transportate în manta la zonele de subducție sau pe upwellinguri profunde izolate, numite plume mantale. Ambele mecanisme rămân relevante, dar mecanismul valurilor mantale explică cazuri anomale în care nici reciclarea sedimentelor, nici activitatea clară a unor plumes nu pot justifica chimia îmbogățită observată.
Mai mult decât o explicație pentru tipare geochimice neobișnuite, acest mecanism reconfigurează felul în care privim convecția mantalei și cuplarea litosferă–manta. Destrămarea continentală pare să lase o amprentă durabilă asupra structurii și compoziției mantelei, influențând activitatea vulcanică și heterogenitatea geochimică pentru zeci de milioane de ani. Aceasta are consecințe pentru reconstrucția istoriilor tectonice ale plăcilor, interpretarea provinciilor vulcanice și pentru înțelegerea ciclurilor profunde ale carbonului și ale volatilor legate de materialul continental. În termeni practici, astfel de procese pot afecta fluxurile de carbon, rezervele de gaze și volatilitate din manta, cu implicații pentru ciclurile globale de carbon pe termen lung.
Metode și colaborare
Studiul, publicat în Nature Geoscience, a unit simulări geodinamice cu seturi de date geochimice. Echipa internațională a inclus cercetători de la University of Southampton, GFZ Helmholtz Centre Potsdam, University of Potsdam, Queen’s University (Canada) și Swansea University. Simulările lor au testat o gamă variată de reologii (comportament visco-plastic al rocilor), profiluri termice și regimuri de întindere pentru a demonstra cum pot apărea valuri mantale și cum pot transporta material continental în condiții tectonice realiste. Modelele au fost calibrate cu date petrologice și izotopice disponibile pentru seamount-urile din sectorul studiat, iar sensibilitatea parametrilor a fost evaluată pentru a determina robustetea mecanismului propus.
Expertiză și observații
„Această lucrare subliniază cum procese lente și subtile din interiorul Pământului pot avea efecte disproporționate la suprafață și în geologia apropiată de suprafață”, afirmă Dr. Elena Márquez, specialistă în dinamica mantalei la o universitate de cercetare (care nu a fost implicată în studiu). „Este un memento că manta nu este un lichid omogen — păstrează buzunare istorice. Identificarea modului în care acele buzunare se mișcă și interacționează ne ajută să legăm geologia de suprafață de procesele din adâncuri și să rafinăm modelele pentru evaluarea riscului vulcanic, evoluția chimică a mantelei și reconstrucția plăcilor tectonice.”
Prin demonstrarea faptului că rădăcinile continentale pot fi smulse și relocate în domenii oceanice, studiul deschide direcții noi pentru cercetări privind heterogenitatea mantelei, geneza vulcanică și evoluția chimică pe termen lung a interiorului Pământului. Următoarele etape pot include obținerea de mostre suplimentare de la seamount-uri, studii izotopice detaliate (de ex. Pb, Sr, Nd, Hf) și extinderea modelării la alte provincii oceanice pentru a testa universalitatea mecanismului. În plus, integrarea datelor seismice cu geochimia ar putea oferi imagini mai clare ale traseului fragmentelor continentale în manta.
Sursa: scitechdaily
Lasă un Comentariu