El profesor de la UNM, Tobias Fischer (izquierda) y el investigador de la Universidad de Syracuse, el Dr. James Muirhead (ahora en la U de Auckland) midiendo el flujo de CO2 en una grieta que se abrió durante un terremoto reciente en la cuenca de Natron, Tanzania. Crédito:UNM
Profesor de Ciencias Planetarias y de la Tierra de la Universidad de Nuevo México (UNM), Dr. Tobias Fischer y becario de investigación de la Universidad de Syracuse (ahora profesor de la Universidad de Auckland), El Dr. James Muirhead dirigió un equipo internacional de investigadores interdisciplinarios para investigar el papel del carbono en la ruptura de los continentes.
Este trabajo, gran parte del cual ha sido financiado por subvenciones de la National Science Foundation, es la culminación de los esfuerzos de investigación que comenzaron con ex alumnos de la UNM y otros EE. UU., Francés, Universidades de Tanzania y Kenia.
La colaboración, que también incluyó a científicos de New Mexico Tech, la Universidad de Oregon, Universidad de Dar Es Salaam, Universidad Nacional de Seúl, Universidad de Tokio, Universidad de Alberta, Universidad Macquarie, Universidad Goethe y Université de Montpellier II, condujo a nuevos conocimientos sobre el almacenamiento y la transferencia dinámica de carbono debajo de la corteza continental gruesa y muy antigua que se publica actualmente en la revista Naturaleza noble, El manto cratónico desplazado concentra carbono profundo durante el rifting continental.
Fue reconocido por primera vez por un ex alumno de la UNM, ahora profesor asistente en la Universidad Nacional de Seúl, Dr. Hyunwoo Lee, que el Rift de África Oriental y los rifts continentales en general son fuentes importantes de carbono desgasificado del manto de la Tierra a la atmósfera. Si bien el trabajo posterior de otros grupos mostró que el CO 2 Las emisiones del Rift de África Oriental son variables a lo largo de sus 3, 000 km de extensión, la pregunta seguía siendo "¿de dónde viene todo este carbono y cómo se libera de manera tan eficiente?"
Trabajo posterior de Fischer y el profesor colaborador Stephen Foley de la Universidad Macquarie, Australia, propuso un modelo en el que el CO2 desgasificante 2 En última instancia, se obtiene del carbono que se ha acumulado durante miles de millones de años en la base de la vieja y gruesa litosfera cratónica ubicada en el centro y borde del Rift de África Oriental.
"El modelo sugiere que este carbono acumulado se origina en la subducción de las placas oceánicas y las plumas del manto profundo, ", dijo Fischer." Estos procesos podrían entregar suficiente carbono al fondo de una litosfera continental muy gruesa y de mil millones de años para explicar el alto nivel de CO 2 flujos observados en la parte que se deforma activamente de la grieta ".
Sin embargo, el modelo propuesto por Fischer y Foley no pudo explicar cómo este CO profundo 2 logró filtrarse desde la parte que se extendía activamente de la grieta, que es exactamente donde el trabajo actual conecta los puntos.
Equipo instalando una estación de CO2 permanente en Natron Valley, Tanzania. Volcán de carbonato Oldoinyo Lengai al fondo. Crédito:UNM
Muirhead y Fischer junto con el estudiante de maestría Amani Laizer de la Universidad de Dar Es Salaam en Tanzania y el doctorado en geofísica. La estudiante Sarah Jaye Oliva de la Universidad de Tulane regresó a Tanzania en 2018 y recopiló datos y muestras en lugares donde la ruptura activa,
es decir, donde las placas se separan, se cruzan con el viejo y grueso cratón que se encuentra sobre un penacho de manto. Se recolectaron muestras de gas de fuentes termales en esta región que nunca antes se habían muestreado.
Los análisis de estas muestras en el contexto de los datos ya existentes del trabajo anterior mostraron una notable diferencia en la composición química de los gases que se liberan de la grieta activa y el cratón. Los gases de cratón son completamente de la corteza sin signos de ningún gas del manto, incluyendo CO 2 . El nitrógeno y el helio de la corteza dominan estos gases de cratón. Los gases de la grieta, por otro lado, están rellenos de CO del manto 2 y tienen una fuerte firma isotópica de helio en el manto. Manto medido CO 2 los flujos son cercanos a cero en el cratón pero aumentan en la grieta adyacente que se extiende activamente.
"Justo en el límite entre el cratón y la grieta deformante se encuentra el único volcán de carbonatita en erupción del mundo, Oldoinyo Lengai, ", dijo Fischer." Este volcán hace erupción lavas que son tan líquidas que se mueven como aceite de motor. La razón de esto es que carecen de la sílice que forma la mayoría de las rocas ígneas, pero contienen alrededor del 30 por ciento de carbono. una cantidad asombrosamente alta que le da a la roca su nombre de carbonatita. Mirando hacia atrás en el tiempo geológico, resulta que hay muchos volcanes de carbonatita justo en el borde del cratón de Tanzania, pero simplemente no están activos actualmente ".
Esta distribución de carbonatitas llevó al equipo a proponer un mecanismo que provoca la migración lateral de la litosfera cratónica profunda donde se encuentra todo ese carbono sólido almacenado. en el manto en los bordes del cratón.
Los datos geofísicos adquiridos y analizados por la Universidad de Tulane y la Universidad de Montpellier II muestran un escalón empinado en el espesor de la placa en el borde del cratón. Los geofísicos dirigidos por la profesora Cindy Ebinger, Drs. Sarah Oliva y la profesora Christel Tiberi propusieron que este paso mejora la formación de masa fundida y explica la concentración de magma que transporta el exceso de CO 2 , así como la distribución espacial de terremotos a veces dañinos que abren grietas para el CO 2 para subir a la superficie. Esto explicaría la notable diferencia en CO 2 liberación y fuente según lo documentado por las mediciones de superficie.
Este modelo conceptual también encaja en modelos físicos cuantitativos desarrollados por el Dr. Jolante van Wjik, profesora de New Mexico Tech y la Dra. Claire Currie, profesor de la Universidad de Alberta, lo que muestra que las rocas del manto inusualmente gruesas y de baja densidad debajo de un cratón serán barridas lateralmente por el flujo del manto, moviéndose hacia la placa más delgada debajo de la grieta continental.
Esta transferencia de material puede mejorar la producción de masa fundida. Por lo tanto, el equipo de investigación concluyó, La migración lateral de la litosfera cratónica profunda empapada de carbono antiguo acumulado es en última instancia responsable del vulcanismo de carbonatita y la ruptura continental en curso en esta región de África Oriental.
