abril 21, 2021

IIGEA

Instituto de Investigaciones Geológicas y Atmosféricas A.C.

Los minerales más antiguos de la Tierra fueron hallados en Groenlandia.

La compleja historia geológica de la Tierra y los procesos erosivos activos en la superficie de ésta hacen difícil observar de manera directa aquellas evidencias de los primeros millones de años del planeta. Es por eso que los minerales más antiguos de la Tierra se han localizado en zonas geológicamente estables. En otras ocasiones, se toman pistas químicas escondidas en minerales dentro de rocas más recientes, pero que conservan las claves de su evolución. Utilizando estos métodos se han encontrado las firmas químicas del océano de magma que cubrió la superficie del planeta luego de su formación.

El hallazgo se realizó en la parte suroeste de Groenlandia, específicamente en la región conocida como el “cinturón de roca verde de Isua”. La edad calculada para éste punto oscila entre los 3800 y 3700 millones de años, siendo una de las rocas más antiguas de la Tierra. La composición geológica muestra que son rocas volcánicas que han sido alteradas por metamorfismo e influenciadas por rocas. A pesar de esto cambios físicos, aún conservan sus firmas químicas, tales como la presencia de isotopos de elementos como hierro y tungsteno.

De acuerdo con los investigadores, las rocas presentes en Isua muestran evidencia de mezcla con cuerpos de magma provenientes del manto, pero existen lugares claves que tienen poca alteración. Los isotopos de los minerales en estos puntos específicos muestran que una vez formado la Tierra, un gran océano de magma cubrió al planeta, y que más tarde formaría una especie de costra que evolucionaría a una corteza rígida.

Las pistas se encuentran en los isotopos.

Los isotopos del elemento hierro (Fe) fueron medidos en rocas de Isua y se determinó que existe una gran afinidad con muestras del manto inferior. Es decir, que estos no han variado en concentración con respecto a la zona baja del manto. Si se considera que el manto inferior es una región que ha experimentado poca variación desde su formación, entonces estas firmas isotópicas tendrían un origen similar al del manto inferior. Procesos volcánicos provocaron que cuerpos de magma ascendieran y formaran las rocas en Groenlandia.

Con ello, los minerales derivados de la cristalización del magma del manto inferior formaron rocas que fueron parte de la primera corteza de la Tierra. Procesos posteriores hicieron que estas rocas se volvieran a fundir y formaran parte de rocas más recientes. A pesar de estos, los minerales que sobrevivieron son ahora los minerales más antiguos de la Tierra hasta ahora encontrados.

los minerales más antiguos
Imagen 01: las rocas de Isua tienen un bandeamiento característico en sus minerales debido a procesos de deformación.

La conclusión a la que llegaron fue consecuencia de analizar las anomalías de los isotopos de Fe en las rocas del cinturón orogénico de Isua. Estas rocas son el resultado de un proceso de cristalización de dos cuerpos diferenciados de magma, hace 3700 millones de años. Cuando estas rocas cristalizaron, un cuerpo de magma ya se encontraba empobrecido en isotopos de 57Fe con respecto al segundo cuerpo. Esto indica que su origen es totalmente distinto. Al ser tan similar en cantidad entre el manto inferior, es altamente probable que éste sea su origen. Lo que lo convierte en un reservorio de minerales con una edad de 4 mil millones de años en la superficie terrestre.

Su relación con volcanes de hot spots.

Estudios geoquímicos realizados en volcanes ubicados en islas como Hawái han mostrado una concentración similar a las rocas de Isua en isotopos de Fe. Estos puntos calientes tienen origen en grandes anomalías térmicas que traen material del manto inferior a la superficie. Los investigadores de éste trabajo comparan estos valores y proponen que un proceso similar sea el responsable de la formación de las rocas en Groenlandia.

Antes de la formación de la corteza, no existía una tectónica de placas evolucionada como la que hoy se puede observar. Por tal motivo, es posible que existieran fuentes de material magmático que se elevaban hasta la superficie, generando cuerpos rocosos similares a islas dentro del gran océano de magma. Una vez formada la corteza, y la posterior formación de placas tectónicas hicieron que estos cuerpos de rocas formadas se fundieran y cristalizaran nuevamente. Esto explica la edad de formación de la roca, y al mismo tiempo, la concentración de isotopos de Fe con edad y composición distinta. Básicamente, en los primeros millones de años de la Tierra, era más común observar grandes puntos en donde emanaban cuerpos de magma. Islas volcánicas se formaban en el océano magmático, similares a Hawái, pero mayores en número y tamaño.

En busca de mayor información en los minerales más antiguos.

La autora de la investigación, Helen Williams, del departamento de Ciencias de la Tierra, en Cambridge, pone su trabajo como una oportunidad única para escudriñar lo que pasaba en nuestro planeta hace millones de años. Son pocas las ocasiones en las que se encuentran pistas como esta, en los minerales más antiguos hallados. Por lo que su estudio podría derivar en nuevas investigaciones en rocas ubicadas en otros puntos de la geografía terrestre. Algo que los investigadores han catalogado como un trabajo “inmensamente interesante”.

Instituto de Investigaciones Geológicas y Atmosféricas A.C.

Referencias:

  • Williams, H. M., Matthews, S., Rizo, H., & Shorttle, O. (2021). Iron isotopes trace primordial magma ocean cumulates melting in Earth’s upper mantle. Science Advances7(11), eabc7394.