En geodinámica , la delaminación se refiere a la pérdida y hundimiento (naufragio) de la porción de la litosfera más baja de la placa tectónica a la que estaba unida.
La parte exterior de la Tierra se divide en una capa superior, la litosfera , y una capa inferior, la astenosfera . La capa de litosfera se compone de dos partes: una superior, la litosfera de la corteza, y una inferior, la litosfera del manto. La litosfera de la corteza se encuentra en un equilibrio mecánico inestable porque la litosfera del manto subyacente tiene una mayor densidad que la astenosfera que se encuentra debajo. [1] La diferencia de densidades se puede explicar por la expansión/contracción térmica, la composición y los cambios de fase. [2] La flotabilidad negativa de la corteza continental inferior y la litosfera del manto impulsan la delaminación. [3]
La delaminación se produce cuando la corteza continental inferior y la litosfera del manto se separan de la corteza continental superior. Para que se produzca la delaminación se deben cumplir dos condiciones:
La transición metamórfica de facies granulita máfica a facies eclogita más densa en la parte inferior de la corteza es el principal mecanismo responsable de crear flotabilidad negativa en la litosfera inferior. [3] La corteza inferior sufre una inversión de densidad, lo que hace que se separe de la corteza superior y se hunda en el manto. [4] Las inversiones de densidad son más probables cuando hay altas temperaturas en el manto. Esto limita este fenómeno a entornos de arco, márgenes volcánicos fracturados y áreas continentales en proceso de extensión. [4]
La astenosfera se eleva hasta entrar en contacto con la base de la corteza inferior, lo que hace que esta y el manto litosférico comiencen a desprenderse. El hundimiento, el agrietamiento o la erosión de la pluma facilitan la intrusión de la astenosfera subyacente. [1] La energía potencial que impulsa la delaminación se libera a medida que la astenosfera caliente y de baja densidad se eleva y reemplaza a la litosfera fría y de mayor densidad. [2] La separación de la corteza inferior y el manto litosférico está controlada por la viscosidad efectiva de la corteza continental superior. Estos procesos a menudo ocurren en entornos de rifting , erosión de la pluma , colisión continental o donde hay inestabilidad convectiva. [1]
Las inestabilidades convectivas facilitan la delaminación. La convección puede simplemente desprender la corteza inferior o, en un escenario diferente, se crea una inestabilidad de Rayleigh-Taylor . Debido a la inestabilidad en un área local, la base de la litosfera se rompe en manchas descendentes alimentadas por una región de litosfera cada vez más delgada. El espacio que queda después de la litosfera que se va alejando se llena con astenosfera ascendente. [5]
A medida que continúa la delaminación, se eleva más astenosfera para reemplazar a la litosfera inferior a medida que se hunde. Este proceso provoca la ocurrencia de tres cambios diferentes que pueden tener un efecto en el proceso de delaminación. [1]
Si la congelación de la astenosfera domina (2) el sistema es estable, pero si la subsidencia y, por lo tanto, la separación de la litosfera inferior domina (3) el sistema es inestable. Los procesos (2) y (3) compiten entre sí. [1]
La delaminación de la litosfera tiene dos efectos geológicos importantes. En primer lugar, debido a que se elimina una gran parte del material denso, la parte restante de la corteza y la litosfera experimentan una rápida elevación para formar cadenas montañosas . En segundo lugar, el flujo de material caliente del manto encuentra la base de la litosfera delgada y a menudo da lugar a la fusión y a una nueva fase de vulcanismo . Por lo tanto, la delaminación puede explicar algunas regiones volcánicas que se han atribuido a penachos del manto en el pasado. [6]
La delaminación se observa en zonas de convergencia, especialmente donde se producen colisiones entre continentes. Por ejemplo, se observa delaminación en la meseta tibetana , que se formó a partir de la colisión de la India con Asia. Las observaciones que respaldan la delaminación incluyen vulcanismo máfico repentino y aceleración del levantamiento, que ocurrieron hace entre 14 y 11 Ma. [3]
Las áreas de extensión también están asociadas con la delaminación. La flotabilidad negativa de la litosfera inferior impulsa la delaminación tanto en entornos de colisión como de extensión. Durante el colapso de un cinturón montañoso, las raíces gruesas de la corteza debajo de lo que solía ser una montaña desaparecen. Los procesos detrás de esta desaparición no están claros. Los plutones graníticos formados por fuertes pulsos de calor se han asociado con la desaparición de raíces gruesas de la corteza. La delaminación es una fuente probable de los pulsos de calor. [3]
El desarrollo tectónico de los cinturones montañosos colapsados es objeto de un intenso debate. Algunos sostienen que la delaminación provoca un segundo levantamiento junto con el engrosamiento de la corteza, el calentamiento y el vulcanismo. Otros sostienen que la delaminación provoca el colapso y el adelgazamiento de la corteza. Algunos investigadores postulan que Sierra Nevada (California) , la provincia de Basin and Range y la meseta de Colorado en el oeste de los EE. UU. son ejemplos de esto. [3]
Un ejemplo de los efectos de la delaminación de la litosfera se observa en Sierra Nevada (EE. UU.)², la provincia de Basin and Range y la meseta de Colorado en el oeste de EE. UU. [3] Durante la extensión de la corteza en la provincia de Basin and Range hace 10 millones de años, el afloramiento de la astenosfera adelgazó la litosfera. El calentamiento causado por el ascenso de la astenosfera más cálida creó una zona de menor viscosidad en la corteza y se produjo una delaminación en los flancos de la provincia de Basin and Range. El levantamiento de la cordillera de Sierra Nevada en California y la meseta de Colorado se ha producido en los flancos como resultado de la pérdida de litosfera inferior de alta densidad. Los xenolitos de eclogita encontrados dentro de la corteza en la región respaldan el cambio de fase metamórfica asociado con la inversión de densidad en la corteza inferior. [3] Es posible que Sierra Nevada (EE. UU.) sea el único lugar en la Tierra donde actualmente se está eliminando material denso de la corteza. [4]