Sev Kender en su microscopio
Una de las mayores preguntas que quedan por responder en la tectónica de placas es cómo se inician las zonas de subducción. La tectónica de placas y la propagación del fondo marino fue una teoría innovadora descubierta a mediados del siglo XX que explicó gran parte de la geología y dio inicio a nuestra disciplina moderna. Antes no existía una teoría única y aceptada de por qué se formaban los océanos y las montañas, por qué los continentes parecían estar unidos entre sí y por qué los animales de los distintos continentes parecían tener antepasados comunes perdidos hace tiempo. Aquí Sev Kender nos habla de algunos avances recientes en la ciencia…
Las zonas de subducción, como la profunda Fosa de las Marianas frente a la costa sur de Japón, son lugares en los que una placa es empujada bajo otra a medida que se acercan. La placa subyacente se consume en el manto de la Tierra y crea magma caliente que entra en erupción en los volcanes de la superficie de la placa suprayacente (por ejemplo, las Islas Marianas del Norte). Resulta bastante problemático explicar cómo un trozo de corteza oceánica pasiva puede romperse repentinamente y empezar a formar una fosa, y existen dos modelos principales para explicar cómo puede empezar una zona de subducción: «espontáneo» (un lado se hunde porque es más denso) o «inducido» (forzado por la presión de otra fuente distante). Pero es difícil poner a prueba estas ideas, porque el proceso no puede observarse en la actualidad. Las zonas de subducción persisten durante muchos millones de años, y el período de iniciación ocurrió hace millones de años en la mayoría de los casos.
La ubicación de la investigación en la corteza
del arco de Izu-Bonin-Mariana
Una forma de entender el inicio de la zona de subducción es perforar un largo pozo en la corteza oceánica de la placa suprayacente, para comprobar la composición y la edad de la corteza, y ver cómo se comportaba (en términos de cambios en el nivel del mar), antes de que comenzara la subducción. El problema es que los millones de años transcurridos desde el inicio han permitido que kilómetros de sedimentos se amontonen en la parte superior y oscurezcan la corteza.
Yo mismo y otros 30 científicos viajamos al Mar de Filipinas en el verano de 2014 en el buque de perforación JOIDES Resolution, operado por el Programa Internacional de Descubrimiento de Océanos, para perforar la corteza del arco de Izu-Bonin-Mariana. Se trata de una zona de fosa oceánica extinguida al sur de Japón, donde se inició la actual Fosa de las Marianas. En nuestro artículo en Nature Geoscience informamos de cómo recogimos con éxito 1,5 km de perforación a través de los sedimentos suprayacentes y en la propia corteza, datando las rocas con microfósiles y «magnetocrones» de inversión del campo magnético (inversiones pasadas conocidas que han sido datadas por otras técnicas en otros registros).
Descubrimos que la corteza es mucho más joven de lo esperado (Eoceno, unos 50 millones de años), un descubrimiento sorprendente que indicaba que debíamos reajustar nuestras ideas sobre cómo se formó la zona de subducción. La corteza tiene características químicas que indican que se formó en el momento en que comenzó la zona de subducción, y no mucho antes. La corteza puede haberse formado en un entorno extensional a través de la propagación del fondo marino, de alguna manera similar a la que se forma en las dorsales oceánicas hoy en día, aunque en este caso cerca de la zona de subducción recién formada.
Las dorsales oceánicas son el lugar donde se forma la nueva corteza oceánica fresca y son lo contrario de las zonas de subducción. Hoy en día existen numerosas «fallas de transformación» cerca de las dorsales, enormes fracturas a través de la corteza que se forman debido a la interacción de las placas de expansión con la curvatura de la tierra.
Una fina sección a través de la corteza joven
Una idea es que la zona de subducción se formó a lo largo de una línea previa de debilidad en una de estas zonas de fractura, pero nuestros registros no lo demuestran. Sin embargo, muestran que el inicio fue probablemente «espontáneo» y no «inducido», ya que la corteza se formó en un entorno extensional y no se elevó antes de su formación. Esto nos ha permitido empezar a comprender el proceso de iniciación de la subducción, y nuevos análisis en los próximos años de las rocas recogidas nos ayudarán a refinar este nuevo modelo, y a comprender la evolución del arco de Izu-Bonin-Mariana desde su inicio.
Por Sev Kender (Investigador del Centro de Geoquímica Ambiental, BGS-Universidad de Nottingham).
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Imágenes
Sev Kender en su microscopio
El lugar de la investigación en la corteza del arco de Izu-Bonin-Mariana
Una fina sección a través de la corteza joven