litosfera ratonic con una radice ad alta densità subisce delaminazione quando perturbata da pennacchi di mantello dal basso. La radice cratonica rimossa poi ricresce termicamente, con i suoi tessuti rocciosi che conservano la recente deformazione del mantello. Attestazione:Lijun Liu
Un team guidato dall'Università dell'Illinois ha identificato segnali geofisici inaspettati sotto gli interni tettonicamente stabili del Sud America e dell'Africa. I dati suggeriscono che l'attività geologica all'interno di porzioni stabili dello strato più superficiale della Terra potrebbe essersi verificata più di recente di quanto si credesse in precedenza. Le scoperte, pubblicato in Geoscienze naturali , sfida alcune delle principali teorie odierne sulla tettonica a zolle.
Le rocce più antiche della Terra si trovano all'interno dei continenti, lontano dai confini tettonici attivi dove le rocce si riciclano all'interno del pianeta. Questi forti, blocchi di Terra galleggianti e profondamente radicati, chiamati cratoni, sono alla deriva sulla superficie da miliardi di anni, apparentemente indisturbato. Occasionalmente si uniscono e si rompono lungo i bordi in una danza chiamata ciclo del supercontinente.
"Di solito pensiamo che i cratoni siano freddi, stabile e di bassa quota, " ha detto il professore di geologia e coautore dello studio Lijun Liu. "Freddo perché le rocce sono molto al di sopra degli strati del mantello caldo, stabili perché le loro croste non sono state disturbate in modo significativo da faglie o deformazioni, e la loro bassa altezza è perché sono stati seduti lì, erodendosi per miliardi di anni."
Però, ci sono posti dove i cratoni non seguono queste regole.
"Per esempio, ci sono regioni di alta topografia all'interno dei cratoni del Sud America e dell'Africa, ", ha detto lo studente laureato e autore principale Jiashun Hu.
I ricercatori hanno elaborato dati geofisici con il supercomputer Blue Waters presso il National Center for Supercomputing Applications dell'Illinois sperando di comprendere meglio queste regioni ad alta quota. Si pensava che le spesse radici dei cratoni fossero galleggianti a causa del loro contenuto di minerali a bassa densità, permettendo loro di galleggiare sopra il caldo mantello sottostante. Però, i nuovi dati indicano che il mantello freddo che si trova al di sotto di queste regioni del Sud America e dell'Africa - un tempo unito come parte del supercontinente Pangea - ha una struttura a strati e che lo strato inferiore era più denso in passato di quanto lo sia oggi, ha detto Liu.
Questa differenza di densità potrebbe essere il risultato di un processo chiamato delaminazione del mantello. Durante la delaminazione, lo strato inferiore più denso del mantello si stacca dallo strato superiore galleggiante sotto la crosta del cratone dopo aver interagito con il magma caldo dai pennacchi del mantello, hanno detto i ricercatori.
"Da diversi tipi di dati di imaging sismico, possiamo vedere quelle che pensiamo siano lastre di mantello delaminate che sprofondano nel caldo, manto viscoso profondo, " ha detto Liù.
Ricercatori, da sinistra, Manuele Faccenda, dell'Università di Padova, e Stephen Marshak, Quan Zhou, Craig Lundstrom, Jiashun Hu e Lijun Liu, tutta l'Università dell'Illinois, insieme a Karen Fischer della Brown University (non nella foto), stanno sfidando alcune delle principali teorie odierne sulla tettonica a zolle con la loro interpretazione delle antiche interazioni mantello-crosta. Credito:L. Brian Stauffer
"Il materiale che successivamente ricresce alle radici dei cratoni dopo la delaminazione, a causa del raffreddamento dall'alto, è probabilmente compositivamente molto meno denso di quello che c'era prima, " ha detto il professore di geologia Craig Lundstrom. "Questo aggiunge galleggiabilità, e quella forza di galleggiamento potrebbe essere ciò che forma la topografia anormalmente alta."
Questo studio multidisciplinare sta iniziando a fornire al team un aggiornamento molto logico, anche se complicato, sulla storia della tettonica della Terra, hanno detto i ricercatori.
"L'alta topografia dell'Africa e del Sud America è solo una parte della storia, " Hu ha detto. "Ci sono molti fenomeni geologici come la posizione delle traiettorie dei punti caldi, vulcanismo continentale, sollevamento ed erosione della superficie, così come la deformazione sismica all'interno delle radici del cratone che sembra correlarsi bene con l'evento di delaminazione proposto, implicando una potenziale relazione causale".
Ci sono anche prove a sostegno di altri luoghi di interazione cratone-pennacchio in altri tempi della storia della Terra.
"Il record di roccia mostra che eventi di sollevamento ed erosione si sono verificati durante i precedenti cicli dei supercontinenti, " ha detto il professore di geologia e la Scuola della Terra, Direttore Società e Ambiente Stephen Marshak. "Uno studio correlato discute quello che potrebbe essere un evento simile, vale a dire sollevamento continentale forse correlato alla delaminazione della litosfera cratonica che ha causato il periodo di erosione globale con conseguente Grande Disconformità, che è il contatto tra la roccia basale del Precambriano e gli strati sedimentari del Paleozoico."
Per adesso, non è chiaro se e come l'interazione cratone-pennacchio possa influenzare l'attività sismica moderna e il vulcanismo in aree ritenute geologicamente inattive. Però, lo studio segna un nuovo modo di pensare su come i geologi possono comprendere i cosiddetti cratoni stabili.
