Una «borrachera» volcánica, y su «resaca» helada


Publican resultados que explican la última glaciación global



Ciencias del mar y de la Tierra

Científicos del CICESE y de la Universidad de Heidelberg (Alemania) descubrieron una gran provincia volcánica, anteriormente desconocida, que podría estar relacionada con la última glaciación global.

El vulcanismo es una fuente natural de CO2, uno de los gases de efecto invernadero. A la inversa, la meteorización (la alteración y disgregación de las rocas expuestas a la atmósfera) de las rocas de silicato en la superficie de la Tierra atrapa el CO2 atmosférico y lo captura en escalas de tiempos geológicos en forma de rocas de carbonato. Este equilibrio fuente-sumidero amortigua el CO2 atmosférico y garantiza la estabilidad de la temperatura superficial de la Tierra a largo plazo, algo que no sucede en planetas vecinos como Venus o Marte, que no poseen atmósfera y tienen, por lo mismo, un entorno hostil muy caliente o muy frío, respectivamente.

Sin embargo, se sabe que han ocurrido perturbaciones de este equilibrio a lo largo de la historia de la Tierra. Al final del eón Proterozoico (que abarca de 2 mil 500 hasta hace 543 millones de años), hubo tres glaciaciones en todo el mundo durante las cuales la Tierra vista desde el espacio no parecería la familiar canica azul que todos hemos visto, sino una gran bola de nieve. Los derrames volcánicos extremos generados en las llamadas grandes provincias ígneas podrían ser responsables de estas glaciaciones globales.

Resulta que estas grandes provincias ígneas se formaron durante la ruptura continental, y sus enormes erupciones de lava liberaron cantidades masivas de CO2 a la atmósfera, causando un calentamiento global en el corto plazo. Sin embargo, a largo plazo, a esta gran actividad volcánica le sigue la meteorización de las rocas que se formaron de la lava, una disgregación que es particularmente intensa en latitudes bajas. A lo largo de escalas de tiempo que van de millones a decenas de millones de años, la meteorización de grandes cantidades de roca volcánica absorbe suficiente CO2 como para llevar el clima de la Tierra a una edad de hielo extrema, lo que se conoce como "glaciaciones bola de nieve".

Por ser tan antiguas, estas superficies actualmente se encuentran muy erosionadas, de manera que si queremos encontrar evidencia de estas grandes provincias ígneas se deben estudiar los enjambres de diques basálticos que atraviesan la corteza continental inferior. Determinar su edad a menudo es un desafío debido a su composición mineralógica y a su comportamiento como sistema abierto.

Sin embargo, investigadores de la Universidad de Heidelberg, Alemania, y del Centro de Investigación Científica y de Educación Superior en Ensenada (CICESE), demostraron la existencia de una gran provincia ígnea del Proterozoico tardío desconocida hasta el momento, que se extendió por al menos tres continentes, y cuyos restos están dispersos sobre el este de Canadá, México y el norte de Europa. Esta provincia basáltica cubrió una área de al menos mil kilómetros de diámetro y entró en erupción hace aproximadamente 30 a 40 millones de años, antes del evento conocido como la glaciación “Gaskiers”, la última del Proterozoico.

Los resultados de esta investigación acaban de ser publicados en línea el 1 de febrero de 2019 en la revista científica “Geophysical Research Letters”. Se trata del artículo “Coeval Early Ediacaran breakup of Amazonia, Baltica and Laurentia: evidence from micro‐baddeleyite dating of dykes from the Novillo Canyon, Mexico”, cuyos autores son los doctores Bodo Weber, Axel Schmitt, Alejandro Cisneros de León y Reneé González Guzmán (el primero y el último del CICESE, los otros dos de Heidelberg).

La colaboración germano-mexicana se centró en diques basálticos localizados en el gneis (un tipo de roca metamórfica que muestra bandas alternas de minerales claros y oscuros) del cañón Novillo, en Tamaulipas. El estudio presenta resultados sobre edad y composición de estos diques, que no son sino las raíces de los flujos de lava que han sido erosionados durante mucho tiempo.

Para determinar su edad, el equipo de investigación localizó exitosamente pequeños cristales (menos de 10 micrones) de un mineral llamado baddeleyita (óxido de circonio), los cuales fueron analizados con un espectrómetro de masas de iones secundarios de alta resolución utilizando el método de uranio-plomo, correspondiendo a una edad de 619 millones de años.

Los intentos previos de fechar estas rocas se vieron obstaculizados por el reprocesamiento metamórfico a lo largo de su historia geológica. Pero la baddeleyita cristaliza exclusivamente en magma y es, por lo tanto, un indicador confiable del momento en que ocurrió el vulcanismo.

Los resultados demuestran que esa edad, 619 millones de años, coincide perfectamente con el tiempo en que se formaron otras rocas de dique en Canadá y Noruega, correspondientes a los cratones Laurencia y Báltica, respectivamente. Hasta antes de este estudio no se tenían registros de que esta gran provincia ígnea abarcara México, como parte del tercer cratón involucrado, Amazonia (el núcleo de Sudamérica).

La glaciación “Gaskiers”, que comenzó hace 580 millones de años, podría ser el efecto tardío de esta gran provincia ígnea, según los investigadores.

En entrevista con TODoS@CICESE, el doctor Bodo Weber, quien es investigador del Departamento de Geología del CICESE, explicó la técnica que utilizaron para analizar las concentraciones de uranio y la relación isotópica de plomo en estos microcristales, y así fecharlos.

Todo parte de una muestra de roca que se toma en campo. Lo que se haría tradicionalmente es intentar separar los cristales con métodos mecánicos, pero éstos son tan pequeños que no es posible aislarlos así, por lo que es necesario un método analítico in situ para ubicarlos en el compuesto de la roca.

La muestra de roca se recorta y luego se saca una lámina muy delgada que se monta en una matriz transparente. Con un microscopio electrónico se buscan los microcristales, uno por uno, con base en la luz que reflejan, se verifica su composición química (ZrO2) y se registra con fotografías su posición en cuadrángulos. Te puedes tardar media semana tratando de localizar 30 o 40 de estos cristales, y hay que hacerlo así porque una vez localizados, la matriz con la muestra entra en el espectrómetro de masas de iones secundarios, un equipo de enorme tamaño que en vez de utilizar un láser para la ablación del material, utiliza un haz de oxígeno.

Un sistema de ablación láser que hoy en día comúnmente es utilizado para este tipo de análisis, hace un hoyo de aproximadamente 6 a 8 micrones, explica Bodo Weber. Si tu cristal mide eso, con dos o tres veces que pegue el láser ya no queda nada. En cambio, el que usó en Heidelberg durante una estancia sabática emplea una ablación del material muchísimo más suave (medio micrón de profundidad en media hora) y es mucho más efectivo, considerando el número de iones que realmente llegan a los colectores de la máquina a medirse. “Con ese equipo, que hay muy pocos en el mundo, sí es posible llegar a este tipo de precisiones”, indicó.

El proceso que permite juntar continentes y luego separarlos a lo largo de la historia geológica del planeta es, digamos, conocido por los especialistas. Se sabe que ocurre más o menos cada 500 millones de años, según explicó Bodo Weber, y que requiere de mucho calor que proviene del interior del manto; se forma una súper pluma debajo de los continentes que están juntos y viene a continuación el magmatismo que los separa y un vulcanismo intenso en esas grandes provincias ígneas.

Obviamente, esos basaltos son tan viejos que en la actualidad están totalmente erosionados; lo único que podemos apreciar son los diques que alimentaron esos volcanes. En lugares como Noruega y Canadá es muy fácil localizarlos, pues las condiciones propias del clima los deja expuestos. Pero en México son muy pocos lugares donde se pueden apreciar, ya que se cubren de unidades geológicas más jóvenes que los ocultan. Por eso se desconocía que Amazonia, el continente que incluye la parte central y sur de México, formaba parte de esta gran provincia donde ocurrieron procesos que separaron el supercontinente llamado Rodinia.

Palabras clave: Bodo Weber, glaciaciones, proterozoico, provincias ígneas

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