El helio primordial arrastrado por las plumas más calientes del manto

Área de la Ciencia:

• Geoquímica
• La geofísica
• Los primeros procesos de la Tierra

Sus antecedentes:

• Los isótopos de helio (3He/4He) en las lavas volcánicas trazan depósitos primordiales en el interior profundo de la Tierra.
• Las altas proporciones de 3He/4He se encuentran en las lavas de puntos calientes (por ejemplo, Hawai), en contraste con las proporciones más bajas en los basaltos de la cresta oceánica media del manto superior.
• Una hipótesis sugiere que las plumas del manto profundo transportan material de alto 3He/4He a puntos calientes, pero no todos los puntos calientes muestran altas proporciones.

Objetivo del estudio:

• Para investigar la relación entre la flotabilidad de los puntos calientes, las anomalías sísmicas y las variaciones de los isótopos de helio.
• Para probar la hipótesis de que las columnas profundas del manto son responsables de altas proporciones de 3He/4He en puntos calientes específicos.
• Comprender los mecanismos de arrastre del material primordial por las plumas del manto.

Principales métodos:

• Análisis de las relaciones isotópicas 3He/4He en las lavas de puntos calientes.
• Medición de los flujos de flotabilidad en puntos calientes.
• Correlación con las anomalías sísmicas de baja velocidad del manto superior utilizando datos de velocidad de onda de cizallamiento.

Principales resultados:

• Los puntos calientes con las relaciones máximas más altas de 3He/4He exhiben flujos de alta flotabilidad y superponen anomalías sísmicas de baja velocidad en el manto superior.
• Las plumas más calientes y flotantes se correlacionan con valores más altos de 3He/4He, lo que indica el arrastre de material del manto profundo.
• Las plumas más frías y menos flotantes no atraen material alto en 3He/4He, lo que sugiere que es más denso y reside en el manto profundo.

Conclusiones:

• La diferencia de densidad entre el material de alto 3He/4He y otros componentes del manto controla el arrastre de la pluma.
• Sólo las plumas más calientes y flotantes pueden acceder y transportar el helio denso y primordial desde el manto profundo.
• Este mecanismo explica la preservación de antiguas anomalías geoquímicas en las profundidades de la Tierra, aisladas de la convección del manto.