En geoquímica , el manto primitivo (también conocido como Tierra de silicatos a granel ) es la composición química del manto de la Tierra durante la etapa de desarrollo entre la diferenciación del núcleo y el manto y la formación de la corteza continental temprana . La composición química del manto primitivo contiene características tanto de la corteza como del manto. [2]
Una hipótesis científica aceptada es que la Tierra se formó por acreción de material con una composición condrítica a través de impactos con planetesimales diferenciados. Durante esta fase de acreción, la diferenciación planetaria separó el núcleo de la Tierra , donde se acumularon elementos siderófilos metálicos pesados , del manto primitivo indiferenciado circundante. [3] Más tarde se produciría una mayor diferenciación, creando los diferentes reservorios químicos de material de la corteza y el manto, con elementos incompatibles acumulándose en la corteza. [4]
Hoy en día, la diferenciación aún continúa en el manto superior , lo que resulta en dos tipos de reservorios del manto: aquellos agotados en elementos litófilos ( reservorios agotados), y aquellos compuestos de material de manto "fresco" indiferenciado ( reservorios enriquecidos o primitivos) . [5] Las rocas volcánicas de las áreas de puntos calientes a menudo tienen una composición primitiva, y debido a que se supone que el magma en los puntos calientes ha sido llevado a la superficie desde las regiones más profundas del manto por las plumas del manto , los geoquímicos asumen que debe haber un reservorio primitivo relativamente cerrado y muy indiferenciado en algún lugar del manto inferior . [6] Una hipótesis para describir esta suposición es la existencia de la capa D" en el límite núcleo-manto . [7]
Aunque la composición química del manto primitivo no se puede medir directamente en su origen, los investigadores han podido estimar las características del manto primitivo utilizando algunos métodos. Una metodología implica el análisis de meteoritos condríticos que representan la composición química de la Tierra primitiva y la creación de modelos utilizando las características químicas analizadas y los supuestos que describen la dinámica de la Tierra interna. Este enfoque se basa en el supuesto de que los primeros cuerpos planetarios del sistema solar se formaron en condiciones similares, lo que les da composiciones químicas comparables. [8] La metodología más directa es observar las tendencias en la composición química de las peridotitas del manto superior e interpretar la composición hipotética del manto primitivo en función de estas tendencias. Esto se hace haciendo coincidir las tendencias de composición de las peridotitas con la distribución de elementos litófilos refractarios (que no se ven afectados por la diferenciación núcleo-manto) en meteoritos condríticos. Ambos métodos tienen limitaciones basadas en los supuestos realizados sobre la Tierra interna, así como en las incertidumbres estadísticas de los modelos utilizados para cuantificar los datos. [2]
Los dos enfoques detallados anteriormente producen porcentajes de peso que siguen las mismas tendencias generales en comparación con el manto empobrecido (u homogéneo): el manto primitivo tiene concentraciones significativamente más altas de SiO 2 , Al 2 O 3 , Na 2 O y CaO, y concentraciones significativamente más bajas de MgO. Más importante aún, ambos enfoques muestran que el manto primitivo tiene concentraciones mucho mayores de elementos litófilos refractarios (por ejemplo, Al, Ba, Be, Ca, Hf, Nb, Sc, Sr, Ta, Th, Ti, U, Y, Zr y elementos de tierras raras) . [9] Las concentraciones exactas de estos compuestos y elementos litófilos refractarios dependen del método de estimación utilizado. Los métodos que utilizan análisis de peridotita producen un porcentaje de peso del manto primitivo mucho menor para SiO 2 y porcentajes de peso del manto primitivo significativamente mayores para MgO y Al 2 O 3 que los estimados utilizando análisis directo de meteoritos condríticos. Las concentraciones estimadas de elementos litófilos refractarios obtenidos a partir de los dos métodos también varían, generalmente entre 0,1 y 5 ppm. [10]