Según un nuevo estudio, las materias primas de algunas islas volcánicas están formadas por algunos de los mismos procesos que forman diamantes en las profundidades de los continentes. El estudio afirma que el material de las regiones formadoras de diamantes viaja casi al núcleo de la Tierra y regresa aformar tales islas, un proceso que podría tomar dos mil quinientos millones de años o más, más de la mitad de toda la historia de la Tierra. La investigación desafía algunas nociones prevalecientes sobre el funcionamiento de la tierra profunda y sus conexiones con la superficie., dirigido por investigadores del Observatorio de la Tierra Lamont-Doherty de la Universidad de Columbia, aparece esta semana en la revista científica Naturaleza .
En línea con la teoría de la tectónica de placas, los científicos creen que muchas islas alejadas de los océanos son producto de plumas de manto, puntos calientes de material que brota de la vasta región debajo de la delgada corteza terrestre para hacer erupción en el fondo del océano.Los ejemplos incluyen las cadenas de Hawai y Galápagos. El pensamiento predominante dice que la materia prima es la corteza oceánica reciclada hecha de basalto de roca volcánica que ha sido empujada hacia abajo, o subducida, debajo de las rocas más ligeras de los continentes. Se cree que este material se hunde tan lejoscomo 1,800 millas hasta el límite del manto con el núcleo de la Tierra, y luego volver a subir.
El nuevo estudio deja intacta esta historia básica, pero agrega un capítulo intrigante para algunas lavas con composiciones peculiares conocidas como "HIMU", que significa μ alto, los geoquímicos de letras griegas usan como abreviatura la relación de uranio a plomo. Las rocas sólidasde los continentes se adhieren al manto como dientes colocados en las encías. La delgada corteza oceánica que se subduce debajo de ellos a menudo se arrastra a lo largo de la piedra caliza rica en carbono, una roca sedimentaria común del suelo oceánico. Una vez cerca de las raíces continentales, parte de ese carbono se expulsa comofluido, interactuando y alterando rocas allí. A cien millas o más hacia abajo, este proceso forma un diamante, una forma pura y cristalina de carbono que a veces llega a la superficie en erupciones rápidas y explosivas. El nuevo estudio dice que también pueden caer trozos de las raíces alteradasapagado y hundirse, para luego resurgir como parte de una erupción formadora de islas.
La clave del hallazgo: una conexión entre la química de pequeños trozos de fluidos ricos en carbono, o inclusiones, atrapados dentro de los diamantes, y la de las lavas que forman las islas HIMU. Las inclusiones de diamantes comprenden el fluido original rico en carbono deque el diamante cristalizó, y este fluido contiene docenas de otros elementos que forman patrones de abundancia característicos. Una característica definitoria de los fluidos: una alta proporción de calcio a aluminio. En las islas estudiadas, los investigadores encontraron proporciones de calcio a aluminio igualmente altas.en olivino, un mineral que cristalizó a partir de los magmas. Compararon los patrones de abundancia de otros 28 elementos en las lavas, desde cesio hasta lutecio, y descubrieron que los patrones también coincidían con aquellos dentro de las inclusiones de diamantes. La conclusión: llegaron los diamantes y las lavasde lo mismo: "No todos los días las nuevas observaciones nos obligan a repensar por completo un concepto que ha sido aceptado durante décadas", dijo el coautor Cornelia Class, un Lamont-Doherty geochemist.
"Los elementos traza son las huellas digitales de los procesos geológicos", dijo el autor principal, Yaakov Weiss, un geoquímico de Lamont-Doherty que estudia las inclusiones de diamantes. "El vínculo clave es que los fluidos ricos en carbono en los diamantes que se formaron a 100 millas debajo de la superficie y los magmasque brotaron desde 1,800 millas hacia abajo tienen las mismas firmas químicas únicas. Podemos ver los diamantes como cápsulas del tiempo, como mensajeros de un lugar que no tenemos otra forma de ver ". Weiss publicó el año pasado un estudio concluyendo que las inclusiones mostraron que el agua de mar antigua erainvolucrado en la formación de algunos diamantes.
Los científicos analizaron las lavas HIMU de las islas Cook-Austral en el Pacífico sur y la isla Grand Comore, en el Océano Índico. La mayoría de las muestras fueron tomadas por el coautor Takeshi Hanyu de la Agencia Japonesa de Ciencia y Tecnología de la Tierra y el Mar, quien haanteriormente estudió las rocas Cook-Austral. Otra isla de HIMU, que el equipo no estudió, es Santa Helena del Océano Atlántico, donde Napoleón fue encarcelado después de su caída. Todas estas islas se formaron hace 20 millones de años o menos, lo que significaque si bien ellos mismos son geológicamente jóvenes, su material de origen es extremadamente antiguo.
Los hallazgos se ven reforzados por investigaciones previas de otros que muestran que las inclusiones de diamantes y las lavas HIMU contienen combinaciones únicas de isótopos del azufre del elemento que eran comunes en la atmósfera de la Tierra antes de hace 2 mil millones de años, después de lo cual la respiración de las algas fotosintéticas causó la acumulación de oxígenoen el aire. Esto muestra que el material para los diamantes y las lavas HIMU salió de la superficie hace mucho tiempo.
"La idea de que el manto subcontinental contribuye significativamente a las plumas del manto ha existido durante más de 30 años, pero nunca encontró aceptación general", dijo el coautor Steven Goldstein, también geoquímico de Lamont-Doherty. "Si bien esto probablemente no sea el últimopieza del rompecabezas HIMU, señala un cambio importante en nuestra visión de la dinámica de la tierra profunda ".
Una cosa que el estudio no sugiere es que los diamantes podrían encontrarse en las islas oceánicas. Podrían haber estado presentes en la raíz continental al comienzo de su viaje, pero habrían sido destruidos en el camino.
El estudio fue financiado en parte por la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU.
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Materiales proporcionado por Observatorio de la Tierra Lamont-Doherty, Universidad de Columbia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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