El régimen geodinámico en evolución de la Tierra registrado por isótopos de titanio

Área de la Ciencia:

• Geoquímica
• Geología Isotópica
• Ciencias planetarias

Sus antecedentes:

• El manto de la Tierra se divide en capas superiores e inferiores separadas por una discontinuidad sísmica a 660 km de profundidad.
• El grado de intercambio de material entre estas capas del manto a lo largo de la historia de la Tierra no se entiende bien.
• La formación de la corteza continental provoca la fraccionamiento del isótopo de titanio (Ti), dejando atrás residuos isotópicamente más ligeros.

Objetivo del estudio:

• Para investigar la transferencia de masa entre los dominios del manto de la Tierra utilizando isótopos estables de titanio.
• Para reconstruir la evolución de la composición del manto superior de la Tierra y su vínculo con la extracción de la corteza continental.
• Evaluar el grado de mezcla entre los depósitos del manto superior e inferior a lo largo del tiempo geológico.

Principales métodos:

• Medición de ultra-alta precisión de las relaciones 49Ti / 47Ti en condritas, antiguas lavas derivadas del manto (hace 3.800 millones de años) y modernos basaltos de islas oceánicas (OIB).
• Cálculo de una nueva estimación del isótopo de titanio de silicato de tierra (BSE) basada en valores condríticos.
• Comparación de las composiciones de isótopos de titanio para rastrear la evolución del manto y el reciclaje de la corteza.

Principales resultados:

• Se estima que la composición de isótopos de titanio de la Tierra de silicato (BSE) es 0,052 ± 0,006 ‰ más pesada que el manto superior moderno (basaltos normales de la cresta del océano medio, N-MORB).
• El manto superior de la Tierra tenía una proporción de isótopos de titanio condríticos antes de hace 3.500 millones de años y evolucionó a una composición similar a la N-MORB entre hace aproximadamente 3.500 y 2.700 millones de años.
• El desplazamiento isotópico observado implica que menos del 30% del manto de la Tierra se ha equilibrado con material reciclado de la corteza, lo que sugiere un intercambio limitado entre el manto superior e inferior.

Conclusiones:

• La extracción significativa de la corteza continental ocurrió durante la época de hace 3.500 millones de años.
• El intercambio de masa limitado entre las capas del manto ha preservado un reservorio primordial del manto inferior durante la mayor parte de la historia de la Tierra.
• La tectónica de placas moderna, caracterizada por una transferencia sustancial de masa del manto superior-inferior, es un fenómeno relativamente reciente en la evolución de la Tierra.