Los científicos utilizan unos minerales diminutos llamados circones como cronómetros geológicos. Estos cristales, a menudo del tamaño de un grano de arena, registran las señales químicas del entorno geológico en el que se formaron. En un nuevo estudio dirigido por científicos de la Universidad de Texas en Austin, los investigadores los utilizaron para describir lo que podría ser un paso pasado por alto en un proceso tectónico fundamental que eleva los fondos marinos hasta convertirlos en montañas.

En un estudio publicado en la revista Geology, los investigadores describen los circones de la cordillera de los Andes, en la Patagonia. Aunque los circones se formaron cuando las placas tectónicas colisionaban, presentan una firma química asociada al momento en que las placas se separaban.

Los investigadores creen que la inesperada firma podría explicarse por la mecánica de las placas tectónicas subyacentes que aún no se ha descrito en otros modelos. Este paso que falta implica una especie de exprimido geológico en una cámara magmática donde los circones se forman antes de llegar a la superficie, con la corteza oceánica entrando en la cámara antes que la corteza continental.

Si pones alguna cuenca oceánica debajo de este magma, tienes un cambio en la composición de este magma a medida que se incorpora, dijo el autor principal del estudio Fernando Rey, estudiante de doctorado en la UT Jackson School of Geosciences. Esto es algo que no estaba documentado antes de este estudio.

Esta teoría de la mezcla de magma oceánico es importante porque podría representar un paso transitorio en la formación de las cuencas de arco posterior, una importante estructura geológica que da forma a los paisajes, los registros geológicos y ayuda a regular el clima del planeta.

La apertura y el cierre de la cuenca de Rocas Verdes, una cuenca de retroarco en la Patagonia, descrita por investigadores de la Universidad de Texas en Austin en un estudio publicado en Geology. Los paneles B y C ilustran el proceso de cierre de la cuenca, en el que una porción subyacente de la corteza oceánica es empujada hacia una cámara de magma (B) y se desprende por delante de la corteza continental (C). Los dos últimos paneles (C y D) muestran la colisión de la placa oceánica y la placa continental, lo que comprimió la cuenca hasta formar la cordillera de los Andes de la Patagonia que vemos hoy en día. Crédito: Fernando Rey et al.

Estas cuencas se forman entre placas tectónicas oceánicas y continentales, se abren cuando las placas se separan y se cierran cuando vuelven a juntarse. Según Matt Malkowski, coautor del estudio y profesor adjunto del Departamento de Ciencias Planetarias y de la Tierra de la Escuela Jackson, mientras que la apertura de la cuenca crea corteza oceánica, su cierre la aprieta formando montañas, lo que lleva un registro geológico de la historia de la Tierra a la superficie, donde el ser humano puede acceder a él más fácilmente. Además, la erosión de la corteza oceánica es uno de los principales motores del almacenamiento natural de dióxido de carbono.

Es la forma que tiene la Tierra de secuestrar carbono. Es muy eficaz por sí sola, pero puede tardar cientos de miles, si no millones, de años, afirma Malkowski.

Malkowski recogió los circones examinados en el estudio a partir de muestras de rocas y sedimentos en un yacimiento de la Patagonia. Las muestras recogían el registro completo de la cuenca del arco posterior, denominada cuenca de Rocas Verdes, desde su apertura hasta su cierre.

Cuando Rey empezó a analizar las firmas químicas de los circones, al principio nada parecía fuera de lugar. Los circones asociados a una cuenca en apertura tenían la firma esperada. Sin embargo, cuando empezó a examinar los zircones asociados al cierre de la cuenca, la firma no experimentó el cambio químico esperado, conocido por los científicos como «pull down» por la forma en que los datos que representan las relaciones isotópicas pasan de aumentar constantemente a disminuir.

Rey y sus colaboradores plantearon la hipótesis de que los datos podrían explicarse por el hecho de que el cambio no apareciera hasta 200 millones de años más tarde, en circones que se formaron hace 30 millones de años, cuando la cuenca ya estaba bien avanzada en su fase de cierre.

En su artículo, proponen un modelo en el que las mismas fuerzas tectónicas que exprimen la corteza oceánica para formar montañas podrían estar socavando partes de esa corteza y empujándola hacia la cámara magmática donde se forman los circones, lo que influiría en las firmas químicas registradas en los cristales durante las fases inicial y media del cierre. A medida que los continentes siguen comprimiéndose, la corteza oceánica acaba siendo sustituida por corteza continental, fuente de la señal de retroceso.

Los investigadores creen que esta fase de transición en la que los circones reciben el jugo de la corteza oceánica podría formar parte de las cuencas de arco dorsal de todo el mundo. Pero hay una buena razón por la que no se ha observado antes, dice Rey. La mayoría de las cuencas de arco posterior se cierran más rápido que la Patagonia -en unos pocos millones de años en lugar de decenas de millones de años-, lo que significa una ventana de tiempo más corta en la que pueden formarse estos circones.

Ahora que los científicos han descubierto esta señal de circón en la Patagonia, pueden empezar a buscar signos de ella en circones de otros lugares. Rey está analizando actualmente circones del Mar de Japón -una cuenca de arco posterior moderna que se encuentra en las primeras etapas de cierre- para ver si hay signos de corteza oceánica que influyan en la señal del circón.

Esta investigación se suma a un historial de descubrimientos sobre cuencas de arco dorsal en UT Austin, dijo Malkowski. El profesor Ian Dalziel fue el autor de un conocido artículo publicado en Nature en 1974 en el que se reconocía por primera vez que los Andes de la Patagonia se habían formado debido al cierre de una cuenca de arco posterior.

50 años después, seguimos aprendiendo cosas nuevas sobre estas rocas, afirma Malkowski.

Fuentes

The University of Texas at Austin | F.M. Rey, M.A. Malkowski, et al., Detrital isotopic record of a retreating accretionary orogen: An example from the Patagonian Andes. Geology 2024; doi: doi.org/10.1130/G51918.1

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