Los circones revelan la historia de las fluctuaciones en el estado de oxidación del magmatismo de la corteza terrestre y el ciclo del supercontinente

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¡De acuerdo! Los circones, un mineral casi tan antiguo como la propia Tierra, mantienen el tiempo y también proporcionan una ventana química a muchos fenómenos geológicos, como el estado de oxidación. Al determinar los niveles de oxidación de los magmas que formaron estos circones detríticos, los científicos pueden deducir la aparición de la corteza hasta el manto, el reciclaje, la erosión y el ciclo del supercontinente. Crédito: Science China Press

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Los circones, un mineral casi tan antiguo como la propia Tierra, mantienen el tiempo y también proporcionan una ventana química a muchos fenómenos geológicos, como el estado de oxidación. Al determinar los niveles de oxidación de los magmas que formaron estos circones detríticos, los científicos pueden deducir la aparición de la corteza hasta el manto, el reciclaje, la erosión y el ciclo del supercontinente. Crédito: Science China Press

Los circones, un mineral casi tan antiguo como la propia Tierra, cristalizan cuando los magmas (rocas fundidas) se enfrían y se pueden encontrar en pequeñas cantidades en las rocas magmáticas. La formación de magma constituye las montañas de la Tierra. A través de interacciones con el agua y la atmósfera, las montañas se descomponen en sedimentos.

Los circones son tan duraderos y resistentes a la intemperie y la erosión que rara vez desaparecen y, por lo tanto, este mineral en los sedimentos (los llamados “circones detríticos”) contiene la mayor información sobre la historia de la Tierra. El circonio se enriquece con U (datación U-Pb), controla el tiempo y también proporciona una ventana química a muchos fenómenos geológicos, como el estado de oxidación.

Esta comprensión llevó a un estudio realizado por el Dr. Rui Wang y su Ph.D. estudiante Shao-Chen Wu (Instituto de Ciencias de la Tierra, Universidad de Geociencias de China, Beijing), Dr. Roberto Weinberg y Dr. Peter Cawood (Universidad de Monash) y Dr. William Collins (Universidad de Curtin). publicado en la revista Boletín científico.

El equipo utiliza un nuevo método de Loucks et al. (2020) para determinar el estado de oxidación de magmas graníticos que utiliza proporciones de Ce, U y Ti en circón para rastrear el cambio del estado de oxidación de los magmas de la corteza terrestre a lo largo de la historia de la Tierra. El cálculo no requiere que se conozca una carga iónica, ni tampoco se requiere la determinación de la temperatura de cristalización, la presión o la composición de la masa fundida original.

Promedio móvil de ΔFMQ del circón derivado de ígneos y de sedimentos (no se muestra una proporción inferior al 10%) con los intervalos de amalgamación del supercontinente. Los magmas más reducidos asociados con fuentes sedimentarias con una ca. 600 Ma ciclicidad, se estableció en 2.600 millones de años. Crédito: Science China Press

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Promedio móvil de ΔFMQ del circón derivado de ígneos y de sedimentos (no se muestra una proporción inferior al 10%) con los intervalos de amalgamación del supercontinente. Los magmas más reducidos asociados con fuentes sedimentarias con una ca. 600 Ma ciclicidad, se estableció en 2.600 millones de años. Crédito: Science China Press

“Los métodos anteriores incluyen oxibarómetros Ce/Ce* y Eu/Eu*, pero cada uno tiene limitaciones relacionadas con la temperatura, la presión, las variaciones en la composición química de la roca huésped o la precisión de los elementos REE necesarios para medir las anomalías Ce/Ce* y Eu/Eu*. “. Dice Bob Loucks de Australia Occidental.

Este oxibarómetro mejorado permite una evaluación más confiable de la variación en el estado de oxidación, que ahora puede interpretarse en términos de cambios tectónicos globales con el tiempo. Al determinar los niveles de oxidación de los magmas que formaron estos circones detríticos, los científicos pueden deducir el inicio del reciclaje de la corteza al manto, la erosión y el ciclo del supercontinente.

El punto clave es que las rocas que se encuentran en la superficie de la Tierra pueden regresar a las profundidades del manto terrestre (entre cientos y miles de kilómetros por debajo de la superficie). Nuestros datos muestran que esto no sólo está sucediendo hoy, sino que podría haber estado sucediendo. durante miles de millones de años.

Observando los circones desde la Tierra primitiva, los circones de 3 mil millones de años de antigüedad, hasta los formados hoy, hemos encontrado el estado redox de los magmas en los que se formaron. El estado de oxidación (expresado como ΔFMQ) de los circones detríticos aumentó aproximadamente a los 3.500 millones de años, seguido de un promedio constante de ΔFMQ > 0 durante los últimos 3.000 millones de años, lo que sugiere un reciclaje de la litosfera oceánica nuevamente hacia el manto en lo que finalmente se estableció como subducción. zonas.

Muestra que el límite inferior del estado redox cayó drásticamente hace 2.600 millones de años, lo que marcó la formación de continentes bien definidos y el entierro de rocas oceánicas en el manto profundo de la Tierra. Además de eso, encontramos un carácter cíclico de los patrones redox: aproximadamente cada 600 millones de años, los continentes se unen para formar supercontinentes, como Gondwana, Rodinia, Nura y Superia.

Más información:
Rui Wang et al, Los circones revelan la historia de las fluctuaciones en el estado de oxidación del magmatismo de la corteza terrestre y el ciclo del supercontinente, Science Bulletin (2023). DOI: 10.1016/j.scib.2023.10.034

2024-03-13 18:41:25
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