Las rocas más antiguas de la Tierra ofrecen información sobre la tectónica temprana

La Tierra es actualmente el único planeta conocido que alberga vida, en gran parte debido al funcionamiento de la tectónica de placas, que cicla biogeoquímicos críticos y mantiene un termostato planetario. La subducción, la fuerza destructiva de la tectónica de placas que empuja una placa debajo de otra, es el signo más revelador del gran programa de reciclaje de la tectónica de placas.

Pero, ¿cuánto retrocedemos en el tiempo para rastrear la tectónica de placas? ¿Las placas terrestres siempre han funcionado como lo hacen hoy, con subducción y reciclaje de materiales superficiales? Estudios previos que utilizan modelos geodinámicos numéricos han argumentado que la subducción y el reciclaje estaban operando desde hace aproximadamente 4,3 Ga. Dado que la Tierra en sí tiene solo 4,5 Ga, tal afirmación argumenta a favor de la tectónica de placas desde casi el primer día.

Sin embargo, la nueva evidencia geoquímica obtenida de las rocas conocidas más antiguas de la Tierra, encontradas en regiones remotas de lagos en el norte de Canadá, pinta una imagen radicalmente diferente de la historia más antigua de la Tierra.

El estudio que presenta esta evidencia, que fue publicado en Los científicos progresan el 30 de junio, fue realizado por investigadores dirigidos por el profesor LI Xianhua del Instituto de Geología y Geofísica de la Academia de Ciencias de China (IGGCAS), en colaboración con colegas de Australia y Canadá, así como de China.

«Nuestras muestras más antiguas no muestran signos de reciclaje de materiales superficiales a 4,0 Ga», dijo el profesor LI, coautor del estudio. «Y la evidencia más temprana que encontramos para el reciclaje de la superficie en magmas no es anterior a 3.8 Ga».

Los isótopos de silicio (Si) y oxígeno (O) en rocas graníticas son trazadores del reciclaje de materiales superficiales en el magma. En la Tierra antigua, el agua de mar estaba saturada con Si y era rica en Si pesado debido a la falta de formas de vida para consumirla. Por lo tanto, si los materiales pesados ​​de Si del lecho marino se reciclaran en cámaras de magma por subducción, entonces se detectarían isótopos pesados ​​de Si en muestras de rocas graníticas.

«Una de las dificultades de aplicar esta técnica a las rocas antiguas es identificar la composición isotópica primaria del Si. Esto se debe a que estas rocas han sido modificadas repetidamente por el calor y la presión a lo largo de la larga historia de la Tierra», dijo ZHANG Qing de IGGCAS, autor principal. de El estudio. .

El circón, el mineral datable más abundante en las rocas graníticas, también es convenientemente resistente a la intemperie y la intemperie posterior. La aplicación de técnicas analíticas de muy alta precisión al circón puede proporcionar las restricciones más confiables para determinar si la composición isotópica de Si detectada representa la firma principal.

«[The researchers’] el estudio propuso criterios de selección sistemáticos para evaluar los datos. Debo felicitarlos por su cuidadosa evaluación de sus datos sobre los isótopos de Si y O del circón”, dijo un revisor anónimo del artículo.

La ausencia de una fuerte firma de Si en las rocas de 4.0 Ga significa que las muestras más antiguas no requerían subducción.

«Sin embargo, dado que las rocas más antiguas provienen de una sola localidad, que no se necesite subducción para un área pequeña no significa que no haya subducción de placas en el planeta a 4,0 Ga», dijo el coautor Allen Nutman de la Universidad de Wollongong en Australia.

Sin embargo, después de una filtración cuidadosa, los datos revelaron un cambio distintivo en 3,8 Ga en los isótopos de Si y O. Por esta razón, según los datos actuales, el estudio concluye que un posible cambio en la geodinámica de la Tierra, como el comienzo de subducción de placas, ocurrió en 3.8 Ga.

«Ya era sorprendente que se conservaran estas rocas más antiguas», dijo el coautor Ross Mitchell de IGGCAS, «y ahora sabemos que también cuentan una historia de madurez tectónica».