VESTIGIOS DE UN ARCO VOLCÁNICO EN EL CRÁTER DE CHICXULUB
Un grupo de científicos descubrieron restos de actividad magmática pertenecientes a un proceso de subducción tipo Arco de Isla volcánico, al datar rocas graníticas de la corteza de profundidad media, introducidas y ocultas en el cráter de impacto de Chicxulub.
El cráter de impacto de Chicxulub es famoso porque se formó a causa de la caída de un meteorito, que produjo una explosión de enormes dimensiones y un posterior cambio climático a nivel global, lo que desencadenó la desaparición de multitud de vegetales, y posteriormente la desaparición de herbívoros y carnívoros, los más nombrados los famosos dinosaurios hace aproximadamente 65-66 millones de años.
El asteroide que llegó a nuestro planeta parece ser que llevaba una velocidad de aproximadamente 20 km/s, casi 100 veces la velocidad del sonido, y se estrelló contra el agua y la roca caliza frente a la península de Yucatán, en México.
"La roca sólida golpeada por el asteroide se comportó momentáneamente como un líquido" (licuefacción), dijo el geofísico de la Universidad de Texas en Austin, Sean Gulick. Casi instantáneamente, un enorme cráter se extendió hasta el Manto de manera temporal, y las rocas situadas a 10 km de profundidad se llegaron a acumular a los lados del gran agujero. Posteriormente se deslizaron hacia el centro del cráter y fueron impulsadas hasta 20 km en el aire antes de colapsar nuevamente. A medida que la roca fluyó hacia arriba, recuperó su carácter y formó un anillo montañoso, lo que dio lugar a los resaltes topográficos que rodean el centro del cráter de Chicxulub, de 180-200 km de diámetro.
En 2016, y con un presupuesto de 10 millones de dólares, los científicos que participaron en la Expedición 364 del Programa Internacional de Descubrimiento del Océano, en colaboración con el Programa Internacional de Perforación Científica Continental, extrajeron un testigo de perforación de 835 metros de largo del cráter Chicxulub. El testigo de perforación incluye 600 metros del anillo montañoso, dijo Gulick, quien trabaja como codirector científico de la Expedición 364.
En un estudio reciente publicado en el Boletín de la Sociedad Geológica de América, Catherine Ross, estudiante de doctorado en la Universidad de Texas en Austin, Gulick y sus coautores determinaron la edad de las rocas graníticas del anillo montañoso en 334 millones de años y desentrañaron una historia inesperada de magmatismo de arco volcánico en una zona de subducción y la reconstrucción de la situación de supercontinentes de la época. La historia de estas rocas magmáticas, dijo Gulick, "resultó estar separada completamente de la historia del cráter de impacto". Y dicha historia está basada en el estudio de pequeños cristales minerales de zircón (del grupo de los silicatos, concretamente nesosilicato), que sirven como pequeños relojes dentro de las rocas al cristalizar, y que registran varios capítulos de la historia de la Tierra.
Imagen de microscopio electrónico de barrido en escala de grises de un cristal de zirconio tetraédrico sin pulir con dos pozos de ablación láser, cada uno de entre 25 y 30 micrómetros de diámetro. Crédito: Catherine H. Ross.
Superando un impacto impactante
"A medida que se solidifica una masa magmática fundida, dijo Ross, los átomos de circonio, oxígeno y silicio se unen para formar zircón". Las trazas de los átomos de uranio radiactivo se intercambian fácilmente con el circonio mientras se excluye el plomo (producto de la desintegración del uranio). Al medir las proporciones de uranio y de plomo, los geocronólogos como Ross pueden calcular cuándo empezó a acumularse el plomo en el cristal. En los circones de granitos, esta fecha suele registrar cuando cristalizó el grano de la masa fundida.
Los granitos del testigo de perforación, sin embargo, albergan una cantidad increíble de daños causados por la onda de choque del impacto. "La energía que el meteorito de Chicxulub produjo fue equivalente a 10 mil millones de veces el tamaño de una bomba nuclear de la era de la Segunda Guerra Mundial", dijo Gulick. Los zircones muy dañados del anillo mayor del cráter dan la edad del impacto, dijo, pero "una vez que se investiga más allá de los granos más impactados, en los no tan afectados, se registra con mayor fidelidad la edad original de los granitos y no la edad del impacto".
Los zircones que Ross y sus colegas utilizaron carecían de microestructuras que indicaran el impacto, dijo Maree McGregor, científica planetaria de la Universidad de New Brunswick. "Mucha gente pasaría por alto este material cuando intentan comprender los cráteres de impacto", dijo, porque los estudios anteriores se centraron en gran medida en la edad del impacto y no en las rocas magmáticas que son el objetivo.
Ross taladró gradualmente 835 zirconitas individuales con un láser, midiendo la edad en función de la profundidad, para diferenciar los dominios de antigüedad. "Ser capaz de visualizar los datos y separarlos de esa manera es...... crítico cuando se intenta establecer diferentes edades para diferentes eventos tectónicos regionales", dijo McGregor.
Océano antiguo, arco volcánico
Además de los zircones carboníferos de 334 millones de años, Ross encontró hasta tres poblaciones más antiguas. Cristales con edades que van desde hace 1.300 m. a. hasta 1.000 m. a., que informan de la formación del supercontinente Rodinia.
Después de la fragmentación de Rodinia, zircones de 550 m. a. colocan la corteza de Yucatán cerca de los márgenes montañosos del cratón de África Occidental, que formaba parte del supercontinente Gondwana.
Zircones de entre 400 y 500 m. a. documentan la deformación sufrida por la corteza a medida que fragmentos de la misma se desplazaban bajo el antiguo Océano Rheic convergiendo con Laurentia, que hoy corresponde al cratón continental de América del Norte, dijo Ross.
A medida que la placa oceánica Rheic subdujo, los fluidos provocaron una fusión parcial que formó un arco volcánico en el borde de la corteza de Yucatán, dijo Ross. Utilizando la geoquímica de oligoelementos de minerales individuales, descubrió que, a pesar de su tumultuoso historial de impactos, los zircones carboníferos conservan las firmas de los arcos volcánicos, como se puede observar en las siguientes figuras.
Esta investigación, dijo el coautor y geocronólogo Daniel Stockli, es un trabajo micrómetro por micrómetro muy tedioso. Pero en última instancia, dijo, estos datos finamente detallados iluminan los procesos a la escala de la Tectónica de placas.
—Alka Tripathy-Lang (@DrAlkaTrip), Science Writer
A/ La formación de Pangea. Laurentia, en marrón, se encuentra al norte. Gondwana, en gris, se encuenta al sur. Numerosos terrenos, que se muestran en púrpura, están atrapados entre los dos continentes. Yucatán se encuentra en medio de estos terrenos, y una estrella rosa indica el impacto de Chicxulub. CA: Andes colombianos; Coa: Coahuila; M: terreno de Mérida; Mx: Mixteca; Oax: Oaxaquia; SM: Maya del Sur.
B/ Sección transversal simplificada a través de Laurentia, el Océano Rheic y subducción del borde de la corteza de Yucatán. El Océano Rheic debe subducirse por debajo de Yucatán para crear el arco de magmatismo responsable de los zircones analizados por Ross.
Ga: gigaaño; Ma: megaaño. Crédito: Ross et al., 2021,