septiembre 29, 2022

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Una nueva investigación fortalece el vínculo entre los glaciares y el desconcertante ‘Gran desajuste’ de la Tierra

Los investigadores utilizaron datos térmicos de cuatro sitios de América del Norte para determinar la causa del «gran desajuste», una pérdida masiva de roca hace unos 700 millones de años. Crédito: Figura de Calin McDaniel

El movimiento del hielo parece ser el responsable de la erosión de rocas antiguas en todo el planeta.

Una nueva investigación proporciona más evidencia de que las rocas que representan hasta mil millones de años de tiempo geológico fueron talladas por antiguos glaciares durante el período de «bola de nieve terrestre» del planeta, según un estudio publicado en procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias.

La investigación presenta los últimos hallazgos en un debate sobre la causa de la «gran desalineación» de la Tierra: un intervalo de tiempo en el registro geológico asociado con la erosión de rocas de hasta 3 millas de espesor en regiones de todo el mundo.

«El hecho de que en tantos lugares falten rocas sedimentarias de este período de tiempo fue una de las características más desconcertantes en el registro de rocas», dijo C. Brenhen Keeler, profesor asistente de ciencias de la Tierra y el primer investigador del estudio. «Con estos hallazgos, el patrón comienza a tener más sentido».

La enorme cantidad de roca perdida que se conoce como la Gran Inconformidad recibió su nombre del Gran Cañón a fines del siglo XIX. Una característica geológica obvia es visible donde se agrupan capas de rocas de períodos de tiempo distantes y, a menudo, se identifica donde las rocas con fósiles se encuentran directamente encima de las que no tienen fósiles.

Desajuste de la mina

En el Cañón Lader de Colorado, rocas que difieren en edad en alrededor de mil millones de años se sientan juntas a través del gran desajuste. Crédito: C. Brenhen Keeler

«Este fue un momento increíble en la historia de la Tierra», dijo Callen McDaniel, investigador postdoctoral en Dartmouth y autor principal del artículo de investigación. «El Gran Desajuste prepara el escenario para la explosión de vida del Cámbrico, que siempre ha sido desconcertante porque es muy abrupto en el registro fósil: los procesos geológicos y evolutivos suelen ser graduales».

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Durante más de un siglo, los investigadores han buscado explicar la causa del tiempo geológico perdido.

En los últimos cinco años, se han puesto de manifiesto dos teorías opuestas: una muestra que las rocas fueron talladas por antiguos glaciares durante el período de la Tierra Bola de Nieve hace unos 700 a 635 millones de años. El otro se centra en una serie de eventos de placas tectónicas durante un período mucho más largo durante el ensamblaje y la desintegración del subcontinente indio Rodinia desde hace aproximadamente 1000 millones a 550 millones de años.

La investigación dirigida por Keeler en 2019 sugirió por primera vez que la erosión generalizada de las capas de hielo continentales durante el período interglacial causó la pérdida de rocas. Esto se basó en agentes geoquímicos que sugirieron que grandes cantidades de erosión masiva coinciden con el período de bola de nieve de la Tierra.

«La nueva investigación valida y corrobora los resultados del estudio anterior», dijo Keeler. «Aquí proporcionamos evidencia independiente de enfriamiento de rocas y millas de exhumación en el período criogénico en una gran área de América del Norte».

El estudio se basa en una interpretación detallada del historial térmico para realizar la evaluación.

Brianne Keeler y Calin McDaniel

Brianne Keeler, profesora asistente de ciencias de la tierra, izquierda, y Kallen McDaniel, investigadora postdoctoral en ciencias de la tierra. Crédito: Eli Burakian/Dartmouth College

La cronología térmica permite a los investigadores estimar la temperatura a la que están expuestos los cristales minerales a lo largo del tiempo, así como su ubicación en la corteza continental al observar una estructura térmica particular. Estas fechas pueden proporcionar evidencia de cuándo se extrajeron las rocas faltantes y cuándo se extrajeron las rocas actualmente expuestas en la superficie.

Los investigadores utilizaron múltiples mediciones de datos termogravimétricos publicados previamente tomados en cuatro sitios de América del Norte. Las regiones, conocidas como cratones, son partes del continente que son química y físicamente estables, y donde la actividad de las placas tectónicas no era común durante ese período.

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Al ejecutar simulaciones que buscaron la trayectoria de temperatura temporal por la que pasaron las rocas, la investigación registró una señal a gran escala de enfriamiento rápido y de gran volumen correspondiente a aproximadamente 2-3 millas de erosión durante los glaciares de Snowball Earth en el interior de América del Norte.

«Mientras que otros estudios han utilizado la termocronología para cuestionar el origen de los glaciares, un fenómeno global como la Gran Discordia requiere una evaluación global», dijo McDaniel. «La glacificación es la explicación más simple de la erosión en una vasta área durante el período de la bola de nieve de la Tierra, ya que se pensó que las capas de hielo cubrían la mayor parte de América del Norte en ese momento y podrían haber sido excavadores de roca eficientes».

Según el equipo de investigación, la teoría en competencia de que la actividad tectónica esculpió la roca perdida se presentó en 2020 cuando un grupo de investigación independiente cuestionó si los glaciares antiguos se erosionaron lo suficiente como para causar la pérdida masiva de roca. Si bien esta investigación también usó termocronología, aplicó una técnica alternativa a un solo sitio tectónico activo y sugirió que la erosión ocurrió antes de Snowball Earth.

“El concepto básico es muy simple: algo eliminó un gran grupo de rocas, lo que resultó en una gran pérdida de tiempo”, dijo Keeler. «Nuestra investigación muestra que la erosión glacial por sí sola es responsable a esta escala».

Según los investigadores, los nuevos hallazgos también ayudan a explicar los vínculos entre la erosión de las rocas y la aparición de organismos complejos hace unos 530 millones de años durante la explosión del Cámbrico. Se cree que la erosión durante el período de bola de nieve de la Tierra depositó sedimentos ricos en nutrientes en el océano que habrían proporcionado un entorno fértil para los complejos componentes básicos de la vida.

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El estudio sugiere que las dos hipótesis sobre cómo se erosionan las rocas no son incompatibles: es posible que tanto la tectónica como la glaciación hayan contribuido a la interrupción del sistema global de la Tierra durante la formación de la Gran Desalineación. Sin embargo, parece que solo la glaciación podría explicar la erosión en el centro del continente, lejos de las franjas tectónicas.

“En última instancia, en términos de la Gran Inconformidad, la(s) reconstrucción(es) generalmente aceptada(s) de la encapsulación tropical más concentrada de los continentes rodnianos, combinada con las condiciones ambientales únicas para el vuelo de la vida moderna, puede haber resultado ser una época de azar geológico en en contraste con la mayoría de los otros en la historia de la Tierra”, dice el trabajo de investigación.

Según el equipo, esta es la primera investigación que utiliza un enfoque de modelado de cronología de calor para estudiar un período que se extiende más allá de mil millones de años. En el futuro, el equipo replicará su trabajo en otros continentes, donde esperan probar estas hipótesis sobre cómo se crea y se mantiene la Gran Inconformidad.

Según el equipo, resolver las diferencias en la investigación es fundamental para comprender la historia temprana de la Tierra y las interrelaciones entre los procesos climáticos, tectónicos y biogeoquímicos.

«El hecho de que pueda haber erosión tectónica a lo largo de los márgenes del cratón no descarta la glaciación», dijo McDaniel. «Las discordancias son características compuestas, y nuestro trabajo indica que la corrosión criogénica fue un contribuyente importante, pero es posible que el desgaste temprano y posterior estuviera involucrado en la formación de la superficie de discordancia en diferentes lugares. El examen global nos dará más información».

Referencia: «Restricciones de tiempo térmico en el gran origen de la no conformidad» 25 de enero de 2022, disponible aquí. procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias.
DOI: 10.1073/pnas.2118682119

William Guintner de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign. Peter Zeitler de Universidad de Lehigh; y David Schuster de Universidad de California, Berkeley El Centro de Geociencias de Berkeley actuó como coautor del artículo.