Le regioni apparentemente stabili delle placche continentali della Terra – i cosiddetti cratoni stabili – hanno subito deformazioni ripetitive sotto la loro crosta sin dalla loro formazione nel remoto passato, secondo una nuova ricerca dell’Università dell’Illinois Urbana-Champaign. Questa ipotesi sfida decenni di teoria convenzionale della tettonica a placche e chiede di rispondere al motivo per cui la maggior parte dei cratoni è rimasta strutturalmente stabile mentre le loro parti inferiori hanno subito cambiamenti significativi.
In uno studio condotto dal professore di geologia dell’Illinois Lijun Liu, i ricercatori hanno utilizzato i dati sulla densità raccolti in precedenza dagli strati rigidi più alti della crosta e del mantello della Terra, noti come litosfera, per esaminare la relazione tra la topografia della superficie del cratone e lo spessore della litosfera sottostante. strato.
I risultati dello studio sono pubblicati sulla rivista Geoscienze della natura.
La mancanza di deformazione all’interno dei cratoni sin dalla loro formazione li rende le unità tettoniche più longeve sulla Terra – sopravvissuti a cicli di supercontinenti come la formazione e la disgregazione del supercontinente Pangea, così come il meno noto e più antico supercontinente Rodina, lo studio rapporti.
“È generalmente accettato che i cratoni siano protetti dalle loro spesse radici del mantello sottostante, o chiglie, che si ritiene siano galleggianti e forti e quindi stabili nel tempo”, ha detto Lui.
Diversi articoli recenti del gruppo di ricerca di Liu sfidano direttamente questa saggezza, mostrando che queste chiglie del mantello sono in realtà piuttosto dense.
In uno studio del 2022, il team ha dimostrato che la visione tradizionale delle chiglie galleggianti dei cratoni implica che la maggior parte dei cratoni della Terra si troverebbe a circa 3 chilometri sopra la superficie del mare, mentre in realtà la loro elevazione è solo di pochi 100 metri. Ciò richiede che il mantello litosferico sotto la crosta abbia una densità sufficientemente elevata da abbassare la superficie di circa 2 chilometri, ha detto Liu.
In un altro studio, il team ha utilizzato le misurazioni del campo gravitazionale per individuare la struttura di densità delle chiglie dei cratoni per scoprire che la parte inferiore della chiglia del mantello è molto probabilmente dove risiede il materiale ad alta densità, il che implica un profilo di densità crescente in profondità sotto i cratoni. .
Nel nuovo documento, il team mostra che la parte inferiore della chiglia del mantello che ha un’alta densità e tende a staccarsi ripetutamente dalla litosfera soprastante quando le risalite del mantello, chiamate pennacchi, danno inizio alla disgregazione del supercontinente. Le chiglie staccate, o delaminate, potrebbero tornare alla base della litosfera dopo essersi riscaldate all’interno del mantello caldo.
“L’intero processo è come quello che accade in una lampada di lava, dove il materiale freddo vicino alla superficie affonda e il materiale caldo vicino al fondo sale”, ha detto Liu.
Questa storia di deformazione è espressa in alcune delle proprietà geofisiche più sconcertanti osservate nella litosfera, riporta lo studio.
“Ad esempio, la deformazione verticale ripetitiva della metà inferiore della chiglia del mantello consente alle onde sismiche che fanno vibrare verticalmente la roccia di viaggiare più velocemente, rispetto alla metà superiore della chiglia, che ha subito una minore deformazione verticale”, ha detto Liu.
Il team ha anche determinato che la delaminazione del mantello causerà l’innalzamento della superficie del cratone, portando all’erosione.
“Ciò si riflette nella forte dipendenza dello spessore crostale dallo spessore litosferico, un’osservazione mai fatta prima di questo studio”, ha detto Liu. “In particolare, ci sono stati due grandi eventi di sollevamento ed erosione nel passato, quando i supercontinenti Rodinia e Pangea si sono separati, il primo ha causato quella che è nota come la Grande Discordanza – una caratteristica nella documentazione rocciosa della Terra non mostra alcuna prova di un nuovo deposito, solo una profonda erosione del cratone. Questo è il motivo per cui oggi vediamo pezzi di antica crosta inferiore esposti sulla superficie del cratone”.
Con l’aiuto di simulazioni numeriche, il team ha affermato che questo stile di deformazione episodica delle chiglie craniche inferiori è il modo in cui le croste cratoniche sono sopravvissute alla lunga storia geologica.
“Crediamo che questo stile di vita dei cratoni appena ipotizzato cambierà in modo significativo la visione delle persone su come si evolvono i continenti e su come la tettonica a placche opera sulla Terra”, ha detto Liu.
Il professore di geologia dell’Illinois Craig Lundstrom e gli studenti laureati dell’Illinois Yaoyi Wang, Zebin Cao, Lihang Peng e Diandian Peng; e il professore Ling Chen dell’Accademia cinese delle scienze ha contribuito a questo studio.
La National Science Foundation e la National Natural Science Foundation of China hanno sostenuto questa ricerca.
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
