El fondo del océano envejece para la placa Cocos (y otras placas en el Pacífico) que se subducen debajo de las placas de América del Norte y el Caribe. La ubicación de la Cordillera de Tehuantepec se muestra mediante la curva punteada de color púrpura. Crédito:Unión Geofísica Estadounidense
La convección en el manto de la Tierra es el "motor" que impulsa la tectónica de placas. El material caliente se eleva a la superficie de la Tierra desde el límite entre el núcleo y el manto del planeta, a una profundidad de unos 3000 kilómetros. El material frío luego fluye hacia abajo debido a las placas tectónicas oceánicas que se hunden en el manto en las zonas de subducción en la superficie de la Tierra.
Los sismólogos han buscado durante mucho tiempo comprender este ciclo de convección mediante la obtención de imágenes de losas en subducción a medida que descienden a las profundidades de la Tierra en fosas oceánicas. Para ello han utilizado una técnica llamada tomografía sísmica, que es similar a una ecografía médica.
Un nuevo estudio en AGU's Revista de investigación geofísica :Tierra solida, usó un nuevo, resolución más alta, técnica tomográfica llamada inversión de forma de onda para obtener imágenes de la placa oceánica subduciendo debajo de América Central, el plato de Cocos. Esto permitió la resolución de detalles más finos que el trabajo anterior.
Los nuevos hallazgos contribuyen a mejorar nuestra comprensión de la dinámica de las losas a medida que alcanzan la parte inferior del manto superior a una profundidad de unos 670 kilómetros por debajo de la superficie de la Tierra y ayudan a los científicos a comprender mejor el ciclo de convección que impulsa la tectónica de placas.
El nuevo estudio utilizó registros de triplicaciones de ondas S (ondas de corte sísmico) de terremotos en América Central registrados en USArray, una gran variedad de receptores sísmicos desplegados desde 2004 hasta 2015 en los Estados Unidos contiguos. Las triplicaciones de formas de onda ocurren cuando varias ondas S que viajan por caminos ligeramente diferentes llegan a un observatorio casi al mismo tiempo. Las formas de onda complejas son difíciles de interpretar utilizando la tomografía tradicional en tiempo de viaje, pero se puede analizar fácilmente mediante inversión de forma de onda para extraer toda la información disponible sobre la estructura a una profundidad de 670 kilómetros.
Izquierda:secciones verticales a través de las imágenes tomográficas inferidas que muestran una deformación significativa de la losa de Cocos hacia el norte (región azul en el panel superior), pero no al sur (panel inferior). Derecha:vista de mapa de la estructura desde 370-410 km de profundidad, mostrando un posible desgarro en la losa de Cocos. (Nota:las velocidades son relativas a la velocidad global promedio en cada profundidad). Crédito:American Geophysical Union
Centroamérica es una región geológicamente interesante debido a las grandes variaciones en la edad de la placa Cocos en la trinchera, de unos 2 millones de años hacia el norte, aproximadamente a la latitud de la Ciudad de México, a unos 30 millones de años al sur, aproximadamente a la latitud de Costa Rica, con un salto de edad de unos 10 millones de años a través de una zona de fractura pasada llamada Cordillera de Tehuantepec debajo del sur de México.
Las placas oceánicas en la superficie de la Tierra se enfrían con el aumento de la edad, lo que significa que las placas más antiguas son más densas y tienen mayor viscosidad cuando entran en la fosa oceánica; por tanto, pueden hundirse más fácilmente en el manto que las placas más jóvenes. El modelo de velocidad 3-D S obtenido por este estudio muestra que las variaciones en la edad de la placa a lo largo de la zanja se correlacionan bien con variaciones en la forma de la losa en profundidad, lo que sugiere que existen variaciones locales en la densidad y viscosidad de la losa de Cocos en profundidad debido a variaciones en la edad.
El estudio también identificó la presencia de un posible afloramiento de material cálido, llamado "penacho, "elevándose desde el manto inferior debajo de la parte norte de la losa de Cocos, lo que también podría afectar la forma en que la losa de Cocos se hunde en el manto superior.
Es más, las imágenes inferidas revelan que la losa de Cocos posiblemente se desgarra a una profundidad de unos 400 kilómetros a lo largo de la Cordillera de Tehuantepec. Esto podría explicarse por la diferencia de densidad de la losa de Cocos al norte y al sur de la Cordillera de Tehuantepec, y por el hecho de que la Cordillera de Tehuantepec es probablemente una zona débil en la losa, lo que debería facilitar el desgarro. La comparación con la evidencia geológica de la superficie también indica que este desgarro ocurrió hace unos 10 millones de años, lo que implica una tasa de hundimiento promedio de losas en el manto superior de unos 4 centímetros por año. Esto se puede utilizar para imponer restricciones a la viscosidad del manto superior en esta región.
Estudios anteriores han demostrado una gran variabilidad regional en la dinámica de las losas a medida que alcanzan la parte inferior del manto superior. En el futuro cercano, Debería ser posible aplicar los métodos de este estudio a otras zonas de subducción para comprender mejor las causas físicas detrás de la variabilidad de la subducción.
Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de AGU Blogs (http://blogs.agu.org), una comunidad de blogs de ciencia de la Tierra y el espacio, alojado por la American Geophysical Union. Lea la historia original aquí.
