Una tasa de colisión rápida entre placas tectónicas y una edad temprana (millones de años) son dos factores que favorecen el hundimiento de la litosfera en el manto, según un nuevo estudio realizado por investigadores del Instituto de Ciencias de la Tierra Jaume Almera del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas (ICTJA-CSIC). El estudio ha sido publicado recientemente en Informes científicos .

Los autores del estudio desarrollaron un nuevo modelo numérico para estudiar los efectos de la tasa de convergencia entre las placas tectónicas y su composición sobre la densidad del manto litosférico promoviendo o evitando su hundimiento durante los procesos de subducción o delaminación.

"El modelo diseñado en este estudio proporciona un marco metodológico para comprender la estabilidad de la litosfera durante la convergencia de las placas tectónicas, "dijo Kittiphon Boonma, Doctor. alumno del proyecto SUBITOP del ICTJA-CSIC y primer autor del estudio.

La litosfera es la capa más externa rígida de la Tierra que comprende la corteza y el manto superior, formando las placas tectónicas. Estas placas flotan y se mueven sobre la astenosfera, una capa más densa y viscosa del manto sublitosférico. En las áreas donde convergen las placas, uno de los platos se hunde debajo del otro, empujando en el manto sublitosférico. Este sería el caso típico de las zonas de subducción de la litosfera oceánica. Otra posibilidad es que, en zonas de colisión continental, el manto litosférico de una de las placas se separa ("se despega") de la corteza y se hunde en la astenosfera en un proceso conocido como deslaminación. Ambos procesos son sensibles a la densidad del manto litosférico que, al mismo tiempo, depende de la presión, temperatura y composición química o, que es lo mismo, de la tasa de convergencia y la edad de la litosfera.

“Nuestras simulaciones combinan la composición litosférica para diferentes edades de placas con un amplio espectro de tasas de colisión de placas para comprender qué determina la flotabilidad positiva o negativa de la litosfera, "dijo Daniel García-Castellanos, investigador del ICTJA-CSIC y coautor del estudio.

“El principal avance de nuestro trabajo es el análisis de la dependencia de la flotabilidad del manto litosférico de las variaciones de densidad resultantes del balance advección-difusión considerando un amplio rango de tasas de convergencia tectónica y diferentes composiciones químicas del manto litosférico, "dijo Kittiphon Boonma.

Los investigadores realizaron varias simulaciones con el nuevo modelo considerando tres tipos diferentes de litosfera continental, con un rango de edad entre 2,5 Ga y 1 Ga año, y dos litosferas oceánicas de 120 y 30 millones de años. Consideraron seis tasas de convergencia diferentes entre 1 y 80 mm / año. Las simulaciones tenían como objetivo observar el efecto de las diferentes tasas y composiciones de colisión sobre la densidad del manto litosférico.

"En procesos de subducción o colisión continental, hay dos efectos opuestos que afectan la densidad del manto. La densidad aumenta debido al aumento de la presión, pero al mismo tiempo, tiende a disminuir debido al aumento de temperatura que produce la profundidad. El predominio de uno de estos dos efectos dependerá de la velocidad de convergencia. Es más, la densidad del manto depende también de su propia composición química y se ha observado que disminuye con la edad, "explica Manel Fernández, coautor del estudio.

Los resultados del modelo mostraron que el manto litosférico continental más antiguo y grueso (Archon) era menos denso que la astenosfera y evitó el hundimiento. A tasas de convergencia bajas y moderadas, Los investigadores encontraron que los otros dos tipos de manto litosférico continental pasaron de hundirse a permanecer estables debido a sus espesores más delgados y a la pérdida de densidad inducida por los aumentos de temperatura debido a la profundidad. Último, los dos tipos diferentes de litosfera oceánica siempre se hundieron, cualquiera que sea la tasa de convergencia aplicada, debido a su mayor densidad derivada de su composición.

"Según estos resultados, cuanto más rápida sea la tasa de convergencia entre dos continentes, mayor es la probabilidad de que uno de ellos se deslamine o se hunda hacia el manto, "explica Daniel García-Castellanos.

"Los resultados sugieren una explicación de por qué las placas jóvenes a menudo se hunden fácilmente en el manto, siendo reciclados en el manto mientras que los cratones (regiones continentales más antiguas) parecen resistir mejor los cambios en las fuerzas tectónicas durante la evolución de la Tierra y son menos propensos a subducir o deslaminar, "dijo García-Castellanos.