Superkontinenteen sorrera eta apurketa

Arturo Apraiz

Baieztatu da Lurreko eboluzioaren zati handi batean behintzat, superkontinenteak hainbat aldiz sortu direla. Oso ondo aztertuta daude orain dela 300 ma garatutako Pangea superkontinentearen elkarketa- eta apurketa-prozesuak. 800 ma inguru duen Rodinia superkontinentearen frogak ere aurkitu dira eta datu fidagarriak daude bere garapenari buruz, Pangea bezain beste ezagutzen ez bada ere.

Zenbat eta denboran atzerago egin, argi dago zailagoa dela bilakaera geologikoaren aztarna adierazgarriak bilatzea; hala ere, ikertzaileek uste dute Lurraren historian beste bi superkontinente garatu direla gutxienez: Columbia edo Nuna (1.4 Ga inguru) eta Kenorland (2.3 Ga inguru) izenekoak.

Aldiz, zalantza ugari daude 2.5 Ga baino superkontinente zaharragoen agerpenari buruz ez dagoelako argi plaka-tektonikaren eredua orduko baldintzetan balizkoa izango ote zen ere. Bestalde, plaka-tektonikak etorkizunean garatuko duen superkontinenteari buruz zalantza gutxi daude; izan ere, nola sortuko den aurreikusita dago eta izena ere jarri zaio jada, Amasia (Amerika eta Asiaren arteko batura adierazteko) (1. irudia).

Kontinenteen batzea eta aldentzea, “superkontinenteen zikloa” (Condie, 2001) bezala da ezaguna, eta badirudi gertaera honek berebiziko garrantzia izan dezakeela Lurreko bilakaera geologiko, klimatiko eta biogeokimikoan. Aitzitik, zalantza ugari daude superkontinenteen elkarketa-moduari eta apurketen arrazoiei buruz. Superkontinenteen sorrerari dagokionez, Wilsonen (1966) hasierako oinarrizko proposamenean ozeano bakarraren zabaltzea eta ixtea baizik ez zen aipatzen (“Wilsonen zikloa”), baina beranduago baieztatu da eredua nabarmen konplexuagoa dela eta iradoki da harreman zuzena egon daitekeela mantuko konbekzio-ereduaren eta superkontinenteen zikloaren artean. Bestetik, superkontinenteen apurketa eta sakabanaketarako hainbat eredu iradoki izan dira, baina gaur egun nagusiak dira oraindik luma gorakorrak erabiltzen dituzten ereduak.

1. irudia: Yale unibertsitateko ikertzaileek iradokitako etorkizunerako superkontinentearen geometria eta kokapena.

Superkontinenteen sorrera-prozesuaren arabera bi superkontinente mota bereiz daitezke: alde batetik, aurreko superkontinentearen apurketan zehar sortutako “barne-ozeanoen” ixtearen ondorioz garatutako superkontinenteak eta, bestetik, superkontinentea inguratzen duen “kanpo-ozeanoaren” ixtearen ondorioz garatutako superkontinenteak. Lehenengo prozesurako introbertsio terminoa erabiltzen da eta bigarrenerako extrobertsio terminoa (Murphy eta Nance, 2003). Hasiera batean, eredu gehienek extrobertsio bidez sortutako superkontinenteak hobesten zituzten, baina introbertsioz sortua da gehien ezagutzen den Pangea superkontinentea, Iapetus eta Rheic “barne-ozeanoen” ixtearen ondorioa. Azken ikerketek iradokitzen dute superkontinenteen sorrerarako bi ereduak balizkoak izan daitezkeela eta baliteke, bata eta bestea txandakatuak izatea. Jakin badakigu Rodinia extrobertsio bidez sortu zela, eta Pangea introbertsio bidez; eredu hedatuenaren arabera, Amasia extrobertsio bidez sortuko da.

Bi multzotan sailka daitezke superkontinenteen apurketa-prozesua azaltzeko garatu izan diren ereduak: luma gorakorrik erabiltzen ez dutenak (plaken eredua) eta luma gorakorrak erabiltzen dituztenak (lumen eredua).

Lehenengokoek esaten dute superkontinentearen azpiko mantua, subdukzio-eremuetatik urrun dagoenez, termikoki isolatuta gelditzen dela, subdukzio-eremuek eragiten duten hozketatik salbu. Eta baldintza horietan bertan pilatutako elementu erradioaktiboen bero erradiogenikoa nahiko izan litekeela goi-mantuaren fusioa eragiteko eta ondorioz superkontinenteen apurketa abiarazteko (2a irudia).

2. irudia: Superkontinenteen apurketa eragiteko iradoki diren zenbait eredu: a) elementu erradiogenikoen eta superkontinenteak eragindako isolamendu termikoaren ondorioz mantuaren berotzea eta superkontinentearen apurketa gertatzen dira; b) superkontinentearen apurketa nukleo eta mantuaren arteko mugatik abiatutako superluma edo LLSVPren ondorioa da; c) superkontinentearen apurketa eragiten duen luma gorakorra mantuko trantsizio-eremuan garatzen da, subdukzioak bertan sortutako kutsaduraren ondorioz. (Pirajno eta Santosh, 2015)

Azken ikerketei esker, aldiz, baieztatu dute luma gorakorren eta superkontinenteen apurketaren arteko harremana (Ernst, 2014). Nukleo eta manturen arteko mugaraino hondoratutako ozeano-litosferaren ezpalek, superlumen garapena baldintzatuko lukete, eta mantuaren trantsizio-eremura iritsita, bigarren mailako luma gorakorrak gara litezke, superkontinenteen apurketa eragin dezaketenak (2b irudia). Tomografia sismiko eta eredu numerikoei egiaztatu ahal izan da benetakoak direla nukleo eta mantuaren arteko mugan sortutako superluma termokimikoen (edo LLVSP) agerpena eta mantuko trantsizio-eremuan abiatzen diren eskala txikiagoko lumak (ikusi nukleo eta mantuaren arteko mugari buruzko lana).

Beste eredu batek iradokitzen du mantuko trantsizio-eremuan sortutako luma gorakorrek eragiten dutela superkontinenteen apurketa, baina luma gorakorrak superlumen ondorio izan beharrean subdukzio-prozesuekin lotzen ditu (Kawai et al., 2013). Horrela, kontinente-lurrazaleko zein ozeano-litosferako konposizio desberdineko materialez kutsatuko lukete inguru osoa subdukzio-eremuetan mantuan barneratu eta trantsizio-eremuan pilatutako litosfera-ezpalek. Konposizio-heterogeneotasuna eta elementu erradiogenikoen pilaketa tenperaturaren gehikuntza, fusio partziala eta luma gorakorren sorrera eragiteko baldintza nahiko izan litezke (2c irudia). Eredua balizkoa litzateke superluma edo LLSVPtik urrun gerta daitezkeen kontinenteen barneko riftak eta eskala txikiko kontinenteen apurketak azaltzeko, gaur egun baieztatuta baitago LLSVPren (superluma termokimikoak) eta luma gorakorren arteko harremana.

Superkontinenteek mantuko konbekzio-ereduan aldaketak eragiteko gaitasuna dute, baina nola gerta daitezke? Superkontinentea sortu ondoren subdukzio-eremu aktibo bakarrak superkontinentearen inguruan baino ezin dira kokatu. Baieztatu den bezala, behe-mantuan konposizio eta dentsitate desberdineko eremuren bat badago (LLSVP), hondoratutako ozeano-ezpalen bultzada eta desplazamendua jasango du, alde batetik, superkontinentearen azpira eta, bestetik, ozeano bakarraren azpira, bi LLSVP berri sortuz (3. irudia). Superkontinentearen zabalera beti ozeano bakarrarena baino mugatuagoa denez, azpitik pilatutako LLSVPa eremu estuagoan garatuko da, eta konbekzio-korronte indartsuagoen eraginpean sortutako luma gorakorrak superkontinentearen apurketa eta bereizketa ahalbidetuko dute. Beraz, Pangea sortu zenean superkontinentearen azpian garatutako LLSVPa gaur egun Afrikaren azpian dagoena litzateke eta Panthalassaren azpian sortutakoa Ozeano Barearen azpian dagoena litzateke. Pangeatik datozen kontinenteak zabaldu ahala Afrikako LLSVPk gero eta hedapen zabalagoa izango du, eraginkortasuna galduz, eta Ozeano Barean dagoenak, aldiz, gero eta mugatuagoa (3. irudia).

Beraz, superkontinenteen zikloak harreman zuzena du luma gorakorrekin. Superkontinenteak konbekzio korronte beherakorren gainetik pilatzen dira eta nukleo eta mantuaren arteko mugaraino hondoratutako ozeano-litosferaren ezpalek baldintzatu egiten dituzte LLSVPko kokapenak. Superkontinentearen azpian pilatutako LLSVPa mugatuagoa denez, konbekzio-korronte indartsuagoen eraginpean mantuan gorago igotzeko ahalmena izango du, superkontinentearen apurketa abiaraziko duen anomalia termikoa areagotuz. Luma gorakorrak litosferaren azpira heltzen direnean, lurralde igneo erraldoien garapena, kontinente-litosferaren gorakada, rift-sistema erraldoien sorrera eta kontinente-blokeen bereizketa eragiten dute.

3. irudia: Azkeneko 200 ma-etan mantuan gertatutako aldaketen zergatia azaltzen duen eredua.

Era berean, iradoki da jatorri magmatikoko edo hidrotermaleko superkontinenteen zikloak harreman zuzena izan lezakeela sistema-mineralekin. Horrela, luma gorakorren ondorio diren kontinente-rift sistema erraldoiak, ozeano baten sorrera eragin edo ez, hobi-mineralen fabrikatzat jotzen dira; ondorioz, leku aproposenenak dira oraindik ezagutzen ez diren hobi mineralak aurkitzeko. Ikuspegi biogeokimikotik iradoki da ere, Neoproterozoikoaren amaierako Rodinia superkontinentearen apurketan zehar gertatutako kontinente-lurrazalaren gorakadari esker, honek bultzatutako rifting prozesuari eta orduko subdukzio-eremuekin lotutako nutriente-sistemei esker, gure planetako bizitza modernoaren sorrera eragin zezakeen baldintzak lortu zitezkeela (Santosh et al., 2014).

Erreferentzia bibliografikoak:

  • Condie, K.C. (2011): Mantle plumes and their record in Earth history. Cambridge University Press, 306 or.
  • Ernst, R.E. (2014): Large Igneous Provinces. Cambridge University Press, 653 or.
  • Kawai, K., Yamamoto, S., Tsuchuya, T. eta Maruyama, S. (2013): The second continent: existence of granitic continental material around the bottom of the mantle transition zone. Geoscience Frontiers, 4: 1-6.
  • Murphy, J. B. eta Nance, R.D. (2003): Do supercontinents introvert or extrovert?: Sm-Nd isotopic evidence. Geology, 31, 873-876.
  • Santosh, M., Maruyama, S., Sawaki, Y. eta Meert, J.G. (2014): The Cambrian explosion: plume-driven birth of the second ecosystem on Earth. Gondwana Research, 25: 945-965.
  • Pirajno, F. eta Santosh, M. (2015): Mantle plumes, supercontinents, intracontinental rifting and mineral systems. Precambrian Research, 259: 243-261.
  • Wilson, J.T. (1966): Did the Atlantic close and then reopen? Nature, 211: 676-681.

———————————————————————————-

Egileaz: Arturo Apraiz UPV/EHUko Geodinamika saileko irakaslea eta ikertzailea da.

———————————————————————————-

Arturo Apraizek geodinamikari buruz idatzitako artikulu-sorta:

  1. Mantuko luma gorakorrak, benetakoak ote? (I): Aurrekariak eta sorrera-unea.
  2. Mantuko luma gorakorrak, benetakoak ote? (II): Lumen eredua.
  3. Mantuko luma gorakorrak, benetakoak ote? (III): Plaken eredua.
  4. Nukleo eta mantuaren arteko muga: ilun zegoena argitzean…
  5. Lurralde igneo erraldoiak: Lurraren indar-erakustaldia.
  6. Superkontinenteen sorrera eta apurketa.

Iruzkin 1

Eman iritzia

Luma gorakorrei buruzko behin betiko froga? - Zientzia Kaiera

[…] gehien dituzten lurraldeen azpitik kokatuta daude, eta abiadura sismiko baxuko lurralde handiak (LLSVP – Large low-shear-velocity provinces) edo superlumak bezala ezagutzen […]

Eman iritzia

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>