Gotitas de magma atrapadas dejan pistas sobre la formación de la corteza parcialmente fundida de la Tierra
La corteza es la capa más exterior de la Tierra y constituye menos del 1 % del volumen del planeta. Compuesta por diferentes rocas ígneas, metamórficas y sedimentarias, está dispuesta en una serie de placas tectónicas. Las migmatitas son rocas metamórficas parcialmente fundidas en las que se origina el granito, que es una roca ígnea. La fusión parcial es lo que sucede cuando solo se funden algunas partes de una roca y se produce porque las rocas se calientan a temperaturas superiores a los 700 °C en los niveles profundos de la corteza. La importancia de la fusión parcial radica en que se trata de un proceso clave en la evolución y es responsable de la diferenciación composicional de la corteza terrestre. La falta de información precisa sobre la composición de los fundidos naturales de la corteza obstaculiza el avance en el estudio de estos procesos.
Un enfoque único que integra observaciones y trabajo experimental
Anteriormente, los investigadores que trabajan en el proyecto financiado con fondos europeos NANOGRANITES habían diseñado un método vanguardista para estudiar las rocas parcialmente fundidas (migmatitas) a fin de determinar la composición de los fundidos naturales de corteza. «Los estudios de nanogranitos suponen un cambio de paradigma en la fusión de la corteza y aportan información nueva a los enfoques experimentales y teóricos aplicados durante más de cincuenta años. Ahora podemos determinar (más que inferir o modelizar), con precisión e "in situ", la composición del magma producido en una roca específica bajo unas condiciones determinadas del yacimiento geológico», comenta Bernardo Cesare, coordinador del proyecto. Los nanogranitos se denominan así por su tamaño minúsculo de grano: cuando se cristalizan en un agregado de minerales, alcanzan tamaños de escala submicrométrica. Las observaciones realizadas a lo largo del tiempo confirmaron la presencia de otros materiales atrapados, no graníticos, en estas inclusiones fundidas, por lo que los nanogranitos se llaman nanogranitoides desde 2015. «Ocultos en la roca hospedante, la presencia de nanogranitos suele ser la única forma de inferir que una roca ha sufrido una fusión parcial. Es más, constituyen la única herramienta para investigar los procesos de formación del magma en la corteza y para analizar la composición de los fundidos naturales de la corteza», señala Cesare.
Investigación del contenido volátil de los nanogranitos
Obtener más información acerca de la cantidad de elementos volátiles diferentes que contienen los nanogranitos supuso un gran reto. Una composición volátil puede afectar mucho al margen de temperatura en que se forma el magma y a la cantidad de magma producido, así como a su viscosidad y explosividad. En el laboratorio, los investigadores reprodujeron con éxito las presiones y temperaturas que normalmente prevalecen en la corteza profunda y volvieron a fundir los nanogranitos en gotitas minúsculas. Los resultados de los análisis desvelaron toda la composición química de rocas concretas en lo que respecta a las concentraciones de los principales elementos traza volátiles. Hasta ahora, este enfoque de refundición vanguardista, desarrollado en la Universidad de Padua (Italia), solo se ha adoptado en tres laboratorios en todo el mundo. El equipo realizó sesenta experimentos de nanogranitos refundidos. Con ayuda de un dispositivo de pistón-cilindro que genera presiones y temperaturas altas, se consiguió la fusión parcial de las rocas. Las muestras estudiadas se obtuvieron en condiciones de yacimiento geológico bien caracterizadas. Una muestra se recogió en rocas metamórficas diamantíferas que normalmente se encuentran en zonas de subducción de la corteza profunda. El análisis de los fundidos de corteza producidos en los experimentos permitió a los investigadores restringir una base de datos geoquímica de fundidos naturales de la corteza que la comunidad geológica internacional usa de forma generalizada. Los resultados del proyecto se divulgaron en seminarios, congresos y dos publicaciones en revistas nternacionales revisadas por pares. «Ahora, los nanogranitos pueden abrir nuevas ventanas de comprensión de los procesos que se producen en la corteza terrestre a través de métodos experimentales, como el método de refundición diseñado inicialmente por nuestro proyecto», concluye Cesare.
Palabras clave
NANOGRANITES, magma, fundido de la corteza, fusión parcial, migmatita, nanogranitoides
