Gli scienziati usano minuscoli minerali chiamati zirconi come cronometristi geologici. Spesso non più grandi di un granello di sabbia, questi cristalli registrano le tracce chimiche dell’ambiente geologico in cui si sono formati. In un nuovo studio condotto da scienziati dell'Università del Texas ad Austin, i ricercatori li hanno utilizzati per descrivere quello che potrebbe essere un passaggio trascurato in un processo tettonico fondamentale che solleva i fondali marini trasformandoli in montagne.
In uno studio pubblicato sulla rivista Geology , i ricercatori descrivono gli zirconi delle Ande della Patagonia. Sebbene gli zirconi si siano formati durante la collisione delle placche tettoniche, hanno una firma chimica associata al momento in cui le placche si allontanavano.
I ricercatori pensano che la firma inaspettata potrebbe essere spiegata dalla meccanica delle placche tettoniche sottostanti che non sono ancora state descritte in altri modelli. Questo passaggio mancante comporta una sorta di spremitura geologica in una camera magmatica dove gli zirconi si formano prima che raggiungano la superficie, con la crosta oceanica che entra nella camera prima della crosta continentale.
"Se si mette un bacino oceanico sotto questo magma, si ottiene un cambiamento nella composizione di questo magma man mano che viene incorporato", ha detto l'autore principale dello studio Fernando Rey, uno studente di dottorato presso la UT Jackson School of Geosciences. "Questo è qualcosa che non era stato documentato prima di questo studio."
Questa teoria del mescolamento del magma oceanico è importante perché potrebbe rappresentare un passo di transizione nella formazione dei bacini del retroarco, un'importante struttura geologica che modella paesaggi, documenti geologici e aiuta a regolare il clima del pianeta.
Questi bacini si formano tra le placche tettoniche oceaniche e continentali, aprendosi quando le placche si allontanano e chiudendosi quando si riavvicinano. Mentre l’apertura del bacino crea la crosta oceanica, la sua chiusura comprime la crosta trasformandola in montagne, portando in superficie una documentazione geologica della storia della Terra dove gli esseri umani possono accedervi più facilmente, ha affermato il coautore Matt Malkowski, assistente professore alla Jackson School. Dipartimento di Scienze della Terra e Planetarie. Inoltre, l'erosione della crosta oceanica è uno dei principali fattori che determinano lo stoccaggio naturale dell'anidride carbonica.
"Questo è il modo in cui la Terra sequestra il carbonio. Molto efficace di per sé, ma potrebbe richiedere centinaia di migliaia se non milioni di anni", ha affermato Malkowski.
Malkowski ha raccolto gli zirconi esaminati nello studio da campioni di roccia e sedimenti in un sito in Patagonia. I campioni hanno catturato l'intera registrazione del bacino dell'arco posteriore, chiamato bacino di Rocas Verdes, dall'apertura alla chiusura.
Quando Rey iniziò ad analizzare le firme chimiche degli zirconi, all’inizio nulla sembrava fuori posto. Gli zirconi associati ad una bacinella di apertura avevano la firma prevista. Tuttavia, quando ha iniziato a esaminare gli zirconi associati alla chiusura del bacino, la firma non ha subito lo spostamento chimico previsto, noto agli scienziati come "pull down" a causa del modo in cui i dati che tracciano i rapporti isotopici passano da un costante aumento a un calo. giù.
Quando quella firma non si è manifestata fino a 200 milioni di anni dopo, apparendo negli zirconi che si sono formati 30 milioni di anni fa quando il bacino era già in fase di chiusura, Rey e i suoi collaboratori hanno ipotizzato uno scenario che potrebbe aiutare a spiegare i dati.
Nel loro articolo, propongono un modello in cui le stesse forze tettoniche che comprimono la crosta oceanica nelle montagne potrebbero sottosaltare parti di quella crosta e spingerla verso la camera magmatica dove si formano gli zirconi, influenzando le firme chimiche registrate nei cristalli durante il processo di formazione degli zirconi. fasi iniziali e intermedie della chiusura. Man mano che i continenti continuano a stringersi insieme, la crosta oceanica viene infine sostituita dalla crosta continentale, la fonte del segnale di pulldown.
I ricercatori ritengono che questa fase di transizione in cui gli zirconi vengono spremuti dalla crosta oceanica potrebbe far parte dei bacini dell’arco posteriore in tutto il mondo. Ma c'è una buona ragione per cui non è stato osservato prima, ha detto Rey. La maggior parte dei bacini del retroarco si chiude più velocemente di quanto abbia fatto la Patagonia, in pochi milioni di anni anziché in decine di milioni di anni, il che significa una finestra di tempo più breve in cui questi zirconi possono formarsi.
Ora che gli scienziati hanno scoperto questo segnale di zircone in Patagonia, possono iniziare a cercarne segni negli zirconi provenienti da altri luoghi. Rey sta attualmente analizzando gli zirconi del Mar del Giappone, un moderno bacino dell'arco posteriore che si trova nelle prime fasi di chiusura, per vedere se ci sono segni di crosta oceanica che influenzano la firma degli zirconi.
Questa ricerca si aggiunge a un record di scoperte sui bacini dell'arco posteriore presso l'UT Austin, ha affermato Malkowski. Il professor Ian Dalziel è autore del famoso Nature documento del 1974 che per primo riconobbe la formazione delle Ande della Patagonia a causa della chiusura del bacino dell'arco posteriore.
"Eccoci qui 50 anni dopo, e stiamo ancora imparando cose nuove su queste rocce", ha detto Malkowski.
Ulteriori informazioni: FM Rey et al, Registrazione isotopica detritica di un orogeno di accrezione in ritirata:un esempio dalle Ande della Patagonia, Geologia (2024). DOI:10.1130/G51918.1
Informazioni sul giornale: Natura , Geologia
Fornito dall'Università del Texas ad Austin
