Gli scienziati risolvono il mistero di lunga data dell’elevazione dei continenti

Lo studio suggerisce che la disgregazione dei continenti provoca onde profonde del suolo, dando origine a caratteristiche topografiche come scogliere e altipiani.

Un team di scienziati guidati dall’Università di Southampton ha risposto a una delle domande più sconcertanti nel campo della tettonica a placche: come e perché parti “stabili” dei continenti si sollevano gradualmente fino a formare alcune delle più grandi caratteristiche topografiche del pianeta.

Nel loro studio recentemente pubblicato in naturaI ricercatori hanno esaminato gli effetti delle forze tettoniche globali sull’evoluzione dei paesaggi nel corso di centinaia di milioni di anni. Hanno scoperto che quando le placche tettoniche si separano, nelle profondità della Terra vengono rilasciate onde potenti che possono causare l’innalzamento della superficie continentale di oltre un chilometro.

Il puzzle dei pendii e degli altipiani

Questi risultati aiutano a risolvere un enigma di vecchia data sulle forze dinamiche che modellano e legano alcune delle morfologie più drammatiche della Terra: vaste caratteristiche topografiche chiamate “scogliere” e “altipiani” che influenzano profondamente il clima e i quartieri.

“Gli scienziati sospettano da tempo che caratteristiche topografiche ripide, alte chilometri, chiamate grandi scogliere – come il classico esempio che circonda il Sud Africa – si formino quando i continenti si spaccano e alla fine si dividono. Tuttavia, la spiegazione del motivo per cui l’interno dei continenti si solleva è lontana da “Is questo processo legato alla formazione di queste imponenti scogliere, semplicemente non lo sapevamo”, ha detto l’autore principale Tom Gernon, professore di geoscienze all’Università di Southampton.

I movimenti verticali delle parti stabili dei continenti, chiamati cratoni, rimangono uno degli aspetti meno compresi della tettonica a placche.

Un team dell’Università di Southampton, tra cui la dottoressa Thea Hincks, il dottor Derek Kerr e Alice Cunningham, ha collaborato con i colleghi dell’Helmholtz Center Potsdam, il centro di ricerca tedesco GFZ per le geoscienze e… Università di Birmingham Per rispondere a questa domanda fondamentale.

Le loro scoperte aiutano a spiegare perché parti dei continenti che in precedenza si pensava fossero “stabili” subiscono un significativo sollevamento ed erosione, e come tali processi possono migrare per centinaia o addirittura migliaia di chilometri verso l’interno, formando vaste aree elevate conosciute come altipiani, come l’altopiano centrale. nell’Africa meridionale.

Modellazione del sollevamento e dell’erosione dei continenti

Sulla base del loro studio che collega le eruzioni dei diamanti alla disgregazione dei continenti, Pubblicato lo scorso anno in naturaIl team ha utilizzato modelli computerizzati avanzati e metodi statistici per studiare come la superficie terrestre risponde alla disgregazione delle placche continentali nel corso del tempo.

Hanno scoperto che quando i continenti si dividono, l’espansione della crosta continentale provoca movimenti cinematici nel mantello terrestre (l’enorme strato tra la crosta e il nucleo).

“Questo processo può essere paragonato a un movimento travolgente che si muove verso i continenti e disturba le loro fondamenta profonde”, ha affermato il professor Sascha Brun, che dirige il Dipartimento di modellazione geodinamica presso GFZ Potsdam.

Il professor Brun e la dottoressa Anne Glerum, che lavorano anche loro a Potsdam, hanno eseguito una simulazione per studiare come si è evoluto questo processo. Il team ha notato uno schema interessante: la velocità delle “onde” del mantello che si muovono sotto i continenti nella loro simulazione corrisponde strettamente alla velocità dei principali eventi di erosione che hanno spazzato il paesaggio dell’Africa meridionale in seguito alla disgregazione dell’antico supercontinente Gondwana.

Gli scienziati hanno raccolto prove che grandi scogliere sorsero ai margini di antiche valli del rift, proprio come le ripide pareti che vediamo oggi sui margini del rift nell’Africa orientale. Allo stesso tempo, l’evento di rifting ha anche innescato una “onda profonda del mantello” che viaggia lungo la base del continente ad una velocità compresa tra 15 e 20 chilometri per milione di anni.

Credono che quest’onda lavori per rimuovere strati di roccia dalle radici dei continenti a causa della convezione.

“Proprio come i palloni aerostatici perdono peso per salire più in alto, la perdita di materiale continentale provoca l’innalzamento dei continenti – un processo chiamato isoelevazione”, ha detto il professor Brun.

Sulla base di ciò, il team ha modellato il modo in cui il paesaggio avrebbe risposto a questo sollevamento indotto dal mantello. Hanno scoperto che l’instabilità del mantello migratore porta a un’ondata di erosione superficiale che dura decine di milioni di anni e si sposta attraverso il continente a una velocità simile. Questa intensa erosione rimuove un peso enorme dalle rocce, provocando un ulteriore innalzamento della superficie terrestre, creando altipiani.

“I nostri modelli di evoluzione del paesaggio mostrano come una serie di eventi legati al rifting possano portare ad una scarpata così come ad un altopiano stabile e piatto, anche se dall’erosione di uno strato di diverse migliaia di metri di roccia.

Lo studio del team fornisce una nuova spiegazione per gli sconcertanti movimenti verticali dei continenti lontani dai margini continentali, dove il sollevamento è più comune.

Il dottor Steve Jones, professore associato di Sistemi Terrestri presso l’Università di Birmingham, ha aggiunto: “Quello che abbiamo qui è un argomento convincente secondo cui il rifting può, in determinate condizioni, generare direttamente celle di convezione di lunga durata nel mantello superiore, e queste cellule di convezione I sistemi convettivi indotti hanno “Un profondo effetto sulla topografia della superficie terrestre, sull’erosione, sulla sedimentazione e sulla distribuzione delle risorse naturali”.

Conclusione e direzioni future

Il team ha concluso che la stessa cascata di disturbi del mantello che fa sì che i diamanti emergano rapidamente dalle profondità della Terra modella anche fondamentalmente i paesaggi continentali, influenzando una serie di fattori dal clima regionale e la biodiversità ai modelli di insediamento umano.

Il professor Gernon, che ha ricevuto un importante finanziamento filantropico dalla WoodNext Foundation, amministrata dalla Greater Houston Community Foundation, per studiare il raffreddamento globale, ha spiegato che la disgregazione dei continenti non solo disturba gli strati profondi della Terra, ma ha anche effetti che si riverberano attraverso la superficie dei continenti, che prima si pensava non fosse stabile.

“La destabilizzazione dei nuclei continentali deve aver influenzato anche i climi antichi”, ha concluso il professor Gernon.

Riferimento: “Coevoluzione dei margini e degli interni dei continenti durante la separazione continentale” di Thomas M. Gernon e Tia K. Hincks, Sascha Bron, Jane Brown e Stephen M. Jones, Derek Kerr, Alice Cunningham e Annie Glerum, 7 agosto 2024, natura.
doi: 10.1038/s41586-024-07717-1