Según un estudio publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences , una nueva investigación proporciona más evidencia de que rocas que representan hasta mil millones de años de tiempo geológico fueron esculpidas por antiguos glaciares durante la Tierra Bola de Nieve período. (o glaciación global) del planeta.
La investigación presenta los últimos hallazgos en el debate sobre la causa de la Gran Discordancia de la Tierra, una brecha temporal en el registro geológico asociada con la erosión de rocas de hasta 5 kilómetros de espesor en áreas alrededor del planeta.
El hecho de que en tantos lugares falten rocas sedimentarias de este período ha sido una de las características más desconcertantes del registro de rocas dijo C. Brenhin Keller, profesor asociado de ciencias de la Tierra e investigador principal del estudio. Con estos resultados, el patrón empieza a tener mucho más sentido .
La enorme cantidad de roca perdida que se conoce como la Gran Discordancia recibió su nombre por primera vez en el Gran Cañón a finales del siglo XIX. Esta sorprendente característica geológica es visible donde se cruzan capas de rocas de períodos de tiempo distantes y, a menudo, se identifica donde rocas que contienen fósiles se asientan directamente sobre otras que no contienen fósiles.
Este fue un momento fascinante en la historia de la Tierra , dice Kalin McDannell, investigador postdoctoral de Dartmouth y autor principal del artículo. La Gran Discordancia sienta las bases para la explosión de vida del Cámbrico, que siempre ha sido desconcertante por ser tan abrupta en el registro fósil; Los procesos geológicos y evolutivos suelen ser graduales .
Durante más de un siglo, los investigadores han intentado explicar la causa de la pérdida del tiempo geológico. En los últimos cinco años han surgido dos teorías contrapuestas:una explica que la roca fue esculpida por antiguos glaciares durante el período de la Tierra Bola de Nieve, hace entre 700 y 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 desintegración del supercontinente Rodinia, hace aproximadamente entre mil millones y 550 millones de años.
La investigación dirigida por Keller en 2019 propuso por primera vez que la erosión generalizada de las capas de hielo continentales durante el intervalo glacial criogénico provocaba la pérdida de rocas. Esto se basó en indicadores geoquímicos que sugerían que grandes cantidades de erosión masiva coincidieron con el período de la Tierra Bola de Nieve. La nueva investigación verifica y avanza los hallazgos del estudio anterior dijo Keller. Aquí proporcionamos evidencia independiente del enfriamiento de rocas y kilómetros de exhumación en el período criogénico en una gran área de América del Norte .
El estudio se basa en una interpretación detallada de la termocronología para realizar la evaluación. La termocronología permite a los investigadores estimar la temperatura que experimentan los cristales minerales a lo largo del tiempo, así como su posición en la corteza continental dada una estructura térmica determinada. Estas historias pueden proporcionar evidencia de cuándo se eliminó la roca faltante y cuándo se podrían exhumar las rocas actualmente expuestas en la superficie.
Los investigadores utilizaron múltiples mediciones de datos termocronométricos publicados previamente y tomados en cuatro lugares de América del Norte. Las zonas, conocidas como cratones, son partes química y físicamente estables del continente, y donde la actividad tectónica de placas no habría sido común durante ese tiempo.
Al ejecutar simulaciones que observaron la trayectoria tiempo-temperatura que experimentaron las rocas, la investigación registró una señal generalizada de enfriamiento rápido y a gran escala consistente con aproximadamente 2 a 3 kilómetros de erosión durante las glaciaciones de la Tierra Bola de Nieve en todo el mundo. 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 Discordancia requiere una evaluación global dijo McDannell. La glaciación es la explicación más simple para la erosión en una vasta área durante el período de la Tierra Bola de Nieve, ya que se cree que las capas de hielo cubrieron la mayor parte de América del Norte en ese momento y pueden ser eficientes excavaciones de rocas .
Según el equipo de investigación, la teoría contraria de que la actividad tectónica esculpió la roca faltante se propuso en 2020, cuando otro grupo de investigación cuestionó si los glaciares antiguos eran lo suficientemente erosivos como para causar una pérdida masiva de roca. Aunque esa investigación también utilizó la termocronología, aplicó una técnica alternativa en un único lugar tectónicamente activo y sugirió que la erosión ocurrió antes que la Tierra Bola de Nieve. El concepto subyacente es bastante simple:algo quitó un montón de rocas, lo que resultó en una gran pérdida de tiempo dijo Keller. Nuestra investigación muestra que sólo la erosión glaciar podría ser 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 la Tierra Bola de Nieve depositó sedimentos ricos en nutrientes en el océano que podrían haber proporcionado un entorno fértil para los componentes básicos de la vida compleja.
El estudio señala que las dos hipótesis sobre cómo se erosionó la roca no son mutuamente excluyentes:es posible que tanto la tectónica como la glaciación contribuyeran a la alteración del sistema terrestre global durante la formación de la Gran Discordancia. Sin embargo, parece que sólo la glaciación puede explicar la erosión en el centro del continente, lejos de los márgenes tectónicos. En última instancia, con respecto a la Gran Discordancia, puede ser que las reconstrucciones generalmente aceptadas de un empaquetamiento ecuatorial más concentrado de los continentes rodinianos, junto con las condiciones ambientales únicas del Neoproterozoico, demostraron ser una época de serendipia geológica como ninguna otra en la historia de la Tierra , dice el estudio.
Según el equipo, esta es la primera investigación que utiliza su enfoque de modelado termocronológico para estudiar un período que se extiende más allá de mil millones de años. En el futuro, el equipo repetirá su trabajo en otros continentes, donde esperan probar más a fondo estas hipótesis sobre cómo se creó y conservó la Gran Discordancia. Resolver las lagunas en la investigación es fundamental para comprender la historia temprana de la Tierra y la interconexión de los procesos climáticos, tectónicos y biogeoquímicos.
El hecho de que haya podido haber erosión tectónica a lo largo de los márgenes del cratón no descarta la glaciación dijo McDannell. Las discordancias son características compuestas, y nuestro trabajo sugiere que la erosión criogénica fue un factor clave, pero es posible que tanto la erosión anterior como la posterior estuvieran involucradas en la formación de la superficie de discordancia en diferentes ubicaciones. Una revisión global nos dirá más .
Fuentes
Universidad de Dartmouth | Kalin T. McDannell, C. Brenhin Keller, William R. Guenthner, Peter K. Zeitler, David L. Shuster , Limitaciones termocronológicas sobre el origen de la Gran Discordancia , Actas de la Academia Nacional de Ciencias de febrero de 2022, 119 (5) e2118682119; DOI:10.1073/pnas.2118682119
