Una figura che illustra come la discontinuità medio-litosferica (etichettata MLD) potrebbe causare il distacco della radice del continente dalla placca continentale (Fase 1), che viene poi superato dalla placca oceanica (Fase 2), secondo un nuovo studio. Credito:Wang et al.
In alcune zone del fondale marino, un mistero tettonico giace sepolto nelle profondità del sottosuolo.
Il fondo dell'oceano contiene alcune delle rocce più recenti sulla Terra, ma sotto queste giovani placche oceaniche ci sono grandi campioni di continenti molto più antichi che sono stati dislocati dalle loro placche continentali e superati da quelli più giovani, placca oceanica più densa.
I ricercatori sono da tempo sconcertati da questo fenomeno:come fa una placca continentale a lasciare un po' di sé?
In un nuovo studio pubblicato su Lettere di ricerca geofisica , una rivista dell'American Geophysical Union, i ricercatori hanno collegato i pezzi spostati di placche continentali a un anello debole negli strati della placca chiamato discontinuità medio-litosferica.
La crosta e il mantello superiore costituiscono la litosfera, il rigido, parte esterna della Terra. In questo strato può verificarsi una discontinuità medio-litosferica, che attraversa orizzontalmente il centro della litosfera. È in questo punto che lo strato inferiore della litosfera di un continente può staccarsi da se stesso e dislocarsi, lasciandosi dietro grandi pezzi della litosfera inferiore, chiamato radice, che può incastrarsi nella placca oceanica sul lato di uscita della placca continentale.
Il nuovo studio rileva che gli strati di discontinuità medio-litosferica più spessi e più deboli hanno maggiori probabilità di lasciare radici più lontane dalle loro origini continentali, mentre gli strati più sottili hanno più forza per trattenere le loro radici mentre le placche continentali si muovono, secondo il nuovo studio.
"Questo è il primo meccanismo per spiegare lo spostamento su larga scala della litosfera continentale lasciata indietro sotto la litosfera oceanica, " disse Timothy Kusky, direttore del Center for Global Tectonics presso la China University of Geosciences di Wuhan, Cina, e co-autore del nuovo studio.
Kusky paragona il processo a un panino con burro di arachidi e gelatina su un tavolo:il panino è la litosfera terrestre, e il tavolo è l'astenosfera, lo strato debole nel mantello superiore che ospita la maggior parte degli spostamenti delle placche. Il burro di arachidi e la gelatina sono la discontinuità medio-litosferica che lega insieme le due metà della litosfera.
Se qualcuno spingesse il panino sul tavolo, la forza dall'alto sposterebbe lo strato superiore del pane, ma lo sfregamento del tavolo tira la fetta di pane in basso. Mentre il panino si muove, i due pezzi di pane possono sfalsarsi, e il panino diventa irregolare, ha detto Kusky.
L'Ontong Java Plateau è il più grande altopiano oceanico della Terra, situato a nord-est dell'Australia nell'Oceano Pacifico. Un nuovo studio che modella il modo in cui le placche continentali possono lasciare indietro parti del loro continente potrebbe spiegare l'origine degli altopiani oceanici come Ontong Java. Credito:NOAA
Proprio come il panino, mentre la placca continentale si muove lentamente, la velocità della litosfera superiore può essere più veloce della litosfera inferiore. Se il "burro di arachidi e gelatina" è debole, la parte superiore della litosfera inizia a superare la sua metà inferiore, lasciando indietro la litosfera inferiore per essere superata dalla placca oceanica più densa.
La domanda a cui Kusky e i suoi colleghi tentano di rispondere nel nuovo studio è:possiamo modellare il panino con burro di arachidi e gelatina?
Gli autori dello studio hanno creato un modello numerico del più grande offset di litosfera continentale documentato, una radice continentale sotto l'Oceano Atlantico meridionale che è stata lasciata 1, 300 chilometri (più di 800 miglia) dietro dal continente africano da cui ha avuto origine.
Gli autori dello studio hanno modellato come scorrono i minerali nella litosfera e quanto velocemente si sarebbe mossa la placca continentale in quel momento, circa 130 milioni di anni fa. I ricercatori hanno eseguito 225 modelli della placca continentale, utilizzando diversi spessori per la discontinuità medio-litosferica tra 10 e 50 chilometri di larghezza (da 5 a 31 miglia di larghezza) per studiare la resistenza dello strato che tiene insieme le due metà laterali. I modelli incorporavano anche una gamma di velocità e viscosità della piastra, o vischiosità per attrito, della discontinuità medio-litosferica.
Il modello ha rivelato che quanto più spessa è la zona di discontinuità medio-litosferica, maggiore sarebbe l'offset della piastra. Una "gelatina" più sottile con un'elevata viscosità aveva meno probabilità di subire il taglio dalla litosfera superiore, o almeno solo leggermente indietro. Ma uno spesso strato di discontinuità medio-litosferica, più di 25 chilometri di spessore (circa 15 miglia di spessore), può portare a grandi compensazioni. Oltre 100 milioni di anni, alcune radici possono finire 10, 000 chilometri (6, 200 miglia) di distanza dal continente da cui hanno avuto origine, secondo i modelli.
Nel caso dell'1 Offset africano di 300 chilometri (800 miglia), gli scienziati stimano che la discontinuità medio-litosferica avesse uno spessore di circa 40 chilometri e si spostasse a una velocità compresa tra 1 e 3,25 centimetri all'anno (circa 0,39-1,28 pollici).
Comprendere questi offset di placche può aiutare i ricercatori a capire come i pezzi continentali della litosfera possono influenzare le placche oceaniche e la loro composizione, disse Zhensheng Wang, un geoscienziato presso la China University of Geosciences di Wuhan, Cina, e co-autore del nuovo studio.
Un esempio per ulteriori studi nell'ambito di questo nuovo modello sarebbe l'altopiano di Ontong Java nell'Oceano Pacifico, il più grande altopiano oceanico della Terra.
"Rappresenta davvero un nuovo passo nella tettonica a zolle, " Kusky ha detto del nuovo studio. "Se siamo in grado di spiegare la discontinuità medio-litosferica, allora possiamo spiegare molte delle cose enigmatiche nell'oceanografia e nella tettonica delle placche in generale".
Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di AGU Blogs (http://blogs.agu.org), una comunità di blog di scienze della Terra e dello spazio, ospitato dall'American Geophysical Union. Leggi la storia originale qui.
