Antiguo suelo del Pacífico, revelado profundamente debajo de China

La parte inferior de una losa rocosa de la capa superficial de la Tierra, o litosfera, procedente del Océano Pacífico, ha sido detectada a 600 kilómetros por debajo del noreste de China.

Este estudio sobre el proceso de subducción tectónica, publicado por un equipo de investigadores chinos y estadounidenses en Nature Geoscience, ofrece nuevas pruebas sobre lo que les sucede a las placas tectónicas oceánicas ricas en agua a medida que se dibujan a través del manto de la Tierra debajo de los continentes.

El sismólogo de la Universidad de Rice, Fenglin Niu, coautor correspondiente, dijo que el estudio proporciona las primeras imágenes sísmicas de alta resolución de los límites superior e inferior de una placa tectónica rocosa o litosférica dentro de una región clave conocida como la zona de transición del manto, que comienza a unos 410 kilómetros por debajo de la superficie de la Tierra y se extiende hasta unos 660 kilómetros.

"Muchos estudios sugieren que la losa en realidad se deforma mucho en la zona de transición del manto, que se vuelve blanda, por lo que se deforma fácilmente", dijo Niu. Cuánto se deforma o conserva la forma la losa es importante para explicar si se mezcla con el manto y cómo se mezcla y qué tipo de efecto de enfriamiento tiene.

El manto de la Tierra funciona como un horno. El calor del núcleo de la Tierra se eleva a través del manto en el centro de los océanos, donde se forman las placas tectónicas. Desde allí, el calor fluye a través del manto, enfriándose a medida que avanza hacia los continentes, donde desciende hacia el núcleo para recolectar más calor, elevarse y completar el círculo convectivo.

Estudios anteriores han investigado los límites de las losas en subducción en el manto, pero pocos han mirado a más de 200 kilómetros y ninguno con la resolución del estudio actual, que utilizó más de 67.000 mediciones recolectadas de 313 estaciones sísmicas regionales en el noreste de China. Ese trabajo, que se realizó en colaboración con la Administración de Terremotos de China, fue dirigido por el coautor para correspondencia Qi-Fu Chen de la Academia de Ciencias de China.

La investigación se centra en cuestiones fundamentales sobre los procesos que dieron forma a la superficie de la Tierra durante miles de millones de años. La convección del manto impulsa los movimientos de las placas tectónicas de la Tierra, piezas rígidas entrelazadas de la superficie de la Tierra que están en constante movimiento mientras flotan sobre la astenosfera, la capa superior del manto y la parte más fluida del planeta interior.

Donde las placas tectónicas se encuentran, se empujan y muelen juntas, liberando energía sísmica. En casos extremos, esto puede causar terremotos y tsunamis destructivos, pero la mayor parte del movimiento sísmico es demasiado débil para que los humanos lo sientan sin instrumentos. Utilizando sismómetros, los científicos pueden medir la magnitud y la ubicación de las perturbaciones sísmicas. Y debido a que las ondas sísmicas se aceleran en algunos tipos de rocas y disminuyen en otras, los científicos pueden usarlas para crear imágenes del interior de la Tierra, de la misma manera que un médico podría usar el ultrasonido para obtener imágenes del interior de un paciente.

En el nuevo estudio, los datos de las estaciones revelaron los límites superior e inferior de la placa del Pacífico, descendiendo en un ángulo de 25 grados dentro de la zona de transición del manto. La ubicación dentro de esta zona es importante para el estudio de la convección del manto porque la zona de transición se encuentra debajo de la astenosfera, en profundidades donde el aumento de la presión hace que los minerales específicos del manto experimenten cambios de fase dramáticos.

Estas fases de los minerales se comportan de manera muy diferente en los perfiles sísmicos, al igual que el agua líquida y el hielo sólido se comportan de manera muy diferente a pesar de que están hechos de moléculas idénticas. Debido a que los cambios de fase en la zona de transición del manto ocurren a presiones y temperaturas específicas, los geocientíficos pueden usarlos como un termómetro para medir la temperatura en el manto.

Niu dijo que el hecho de que tanto la parte superior como la inferior de la losa sean visibles es evidencia de que la losa no se ha mezclado completamente con el manto circundante. Dijo que las firmas de calor de las partes parcialmente fundidas del manto debajo de la losa también proporcionan evidencia indirecta de que la losa transportó parte de su agua a la zona de transición.