Luogo di nascita dei continenti terrestri scoperti sotto queste montagne

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I continenti terrestri potrebbero essere nati sotto grandi catene montuose come le Ande.

Una nuova ricerca che combina un misterioso oligoelemento mancante, una roccia di 66 milioni di anni fa eruttare da un antico vulcano e un database di tutta la chimica della roccia analizzata dagli scienziati nel secolo scorso spiega perché la Terra ha continenti. Pubblicato il 16 gennaio sulla rivista Nature Communications, lo studio suggerisce che dove nascono le montagne, lo sono anche i continenti.

"È come un puzzle", ha detto il leader dello studio Ming Tang, ricercatore post-dottorato in geologia presso la Rice University di Houston. "C'è una parte mancante in questo puzzle continentale, e sembra che abbiamo trovato la risposta". [Cronologia foto: come si è formata la Terra]

Il pezzo mancante

Il pezzo mancante è un metallo delle terre rare chiamato niobio. Nello strato intermedio della Terra, chiamato mantello, così come nella crosta oceanica (la parte dello strato esterno del pianeta coperta dai mari), il niobio e un altro elemento delle terre rare, il tantalio, si verificano tipicamente in un rapporto coerente. La crosta continentale è strana, ha detto Tang. La crosta che compone i continenti è relativamente povera di niobio.

Il caso di quel niobio mancante nella crosta continentale ha infastidito i geoscienziati per decenni. Tang è andato a cercarlo in un database di geochimica delle rocce gestito dall'Istituto Max Planck in Germania. Ha cercato zone di subduzione, dove la crosta si macina nel mantello e si formano i magmi. Quel magma, una volta raffreddato, ha il potenziale per creare continenti. Il niobio non mancava in molte di queste zone di subduzione, scoprì Tang. Ma era stranamente assente in particolari regioni di costruzione di montagne come le Ande.

Le Ande sono una massiccia regione di costruzione di montagne, alimentata dalla vicina tettonica di una zona di subduzione. Mentre la crosta oceanica al largo della costa del Sud America scricchiola sotto la crosta continentale, le Ande irrequiete si alzano e il magma fuoriesce da alcuni dei vulcani più alti della Terra, ha detto Tang.

Le regioni come le Ande - che formano in cima a una zona di subduzione - sono note come archi continentali, e sono speciali perché la crosta è spessa circa il doppio della normale crosta continentale, ha detto Tang. Sfortunatamente, la chimica delle rocce sul fondo di questa crosta è un mistero. A quasi 50 miglia (80 chilometri) sotto la superficie, queste rocce sono inaccessibili.

Entra nello xenolite

Fortunatamente, le montagne della Sierra Nevada negli Stati Uniti occidentali erano una regione attiva per la costruzione di montagne, come oggi le Ande. Tang, insieme al petrologo Cin-Ty Lee della Rice University, ei loro colleghi hanno analizzato un campione di roccia che si è formato circa 66 milioni di anni fa ed è stato spinto in superficie in un'eruzione vulcanica circa 25 milioni di anni fa. Questa roccia, chiamata xenolite, originariamente si formò in profondità alla base della Sierra Nevada quando erano un arco continentale attivo - i ricercatori hanno trovato la roccia in Arizona.

La roccia "potrebbe fornire un analogo molto bello ed eccellente alla crosta profonda sotto le Ande", ha detto Tang.

L'analisi ha mostrato che lo xenolite dell'arco continentale aveva niobio in più. Tang e i suoi colleghi hanno trovato l'elemento mancante delle terre rare del continente: il niobio perduto è bloccato sul fondo degli archi continentali.

Il niobio rimane intrappolato così in profondità a causa delle condizioni uniche al di sotto di queste sezioni super spesse della crosta terrestre. Sotto gli archi continentali, a causa della spessa crosta, il mantello è sotto alta pressione, ha detto Tang. Ad alta pressione, un minerale di titanio chiamato rutilo cristallizza dal magma. Il rutilo sembra intrappolare grandi quantità di niobio e non molto tantalio. È anche molto denso, quindi cade in profondità nella crosta mentre altre rocce circolano verso la superficie.

Poiché la crosta continentale manca di niobio, deve essersi formata in queste condizioni di arco continentale, ha detto Tang. E questo significa che luoghi come le Ande probabilmente hanno tenuto il seme di tutti i continenti sulla Terra oggi.

"Ogni pezzo di continente in cui ci troviamo in questo momento probabilmente è iniziato con questi processi di costruzione di montagne", ha detto Tang.

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