En geodinámica , la delaminación se refiere a la pérdida y hundimiento (hundimiento) de la porción de la litosfera más baja de la placa tectónica a la que estaba unida.
La porción exterior de la Tierra está dividida en una capa superior de litosfera y una capa inferior de astenosfera . La capa de litosfera está compuesta por dos partes, una superior, la litosfera de la corteza y una inferior, la litosfera del manto. La litosfera de la corteza terrestre se encuentra en equilibrio mecánico inestable porque la litosfera del manto subyacente tiene una densidad mayor que la astenosfera que se encuentra debajo. [1] La diferencia en densidades puede explicarse 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 ocurre cuando la corteza continental inferior y la litosfera del manto se separan de la corteza continental superior. Hay dos condiciones que deben cumplirse para que se produzca la delaminación:
La transición metamórfica de facies de granulita máfica a facies de eclogita más densa en la porción 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 desprenda de la corteza superior y se hunda en el manto. [4] Es más probable que se produzcan inversiones de densidad donde hay altas temperaturas del manto. Esto limita este fenómeno a ambientes de arco, márgenes volcánicos y áreas continentales en expansión. [4]
La astenosfera asciende hasta entrar en contacto con la base de la corteza inferior, lo que provoca que la corteza inferior y el manto litosférico comiencen a desprenderse. El hundimiento, el agrietamiento o la erosión del penacho facilitan la intrusión de la astenosfera subyacente. [1] La energía potencial que impulsa la delaminación se libera a medida que la astenosfera caliente de baja densidad se eleva y reemplaza a la litosfera fría 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 suelen ocurrir en ambientes de rifting , erosión de penachos , 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 masas descendentes alimentadas por una región cada vez más delgada de litosfera cada vez más delgada. El espacio que deja la litosfera que sale se llena con la 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 que se produzcan tres cambios diferentes que pueden tener un efecto en el proceso de delaminación. [1]
Si domina la congelación de la astenosfera (2), el sistema es estable; sin embargo, si domina el hundimiento y, por lo tanto, la separación de la litosfera inferior (3), el sistema es inestable. Los procesos (2) y (3) compiten entre sí. [1]
La delaminación de la litosfera tiene dos efectos geológicos importantes. Primero, debido a que se elimina una gran porción de material denso, la porción restante de la corteza y la litosfera experimentan un rápido levantamiento para formar cadenas montañosas . En segundo lugar, el flujo de material caliente del manto encuentra la base de la delgada litosfera y a menudo resulta en derretimiento y una nueva fase de vulcanismo . Por lo tanto, la delaminación puede explicar algunas regiones volcánicas que en el pasado se han atribuido a columnas de manto . [6]
La delaminación se observa en zonas de convergencia, especialmente donde ocurren 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 apoyan la delaminación incluyen vulcanismo máfico repentino y aceleración del levantamiento, que ocurrieron hace 14 a 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 gruesas raíces 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 intensos debates. Algunos argumentan que la delaminación provoca un segundo levantamiento junto con el engrosamiento de la corteza, el calentamiento y el vulcanismo. Otros argumentan que la delaminación provoca el colapso y el adelgazamiento de la corteza. Algunos investigadores postulan que la Sierra Nevada (California) , la Provincia de Cuenca y Cordillera y la Meseta del Colorado en el oeste de Estados Unidos ejemplifican esto. [3]
Un ejemplo de los efectos de la delaminación de la litosfera se observa en Sierra Nevada (EE.UU.)², la provincia Basin and Range y la meseta de Colorado en el oeste de EE.UU. [3] Durante la extensión de la corteza terrestre en la provincia de Cuenca y Cordillera 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 terrestre y se produjo delaminación en los flancos de la Cuenca y la Cordillera. El levantamiento de la cadena montañosa de Sierra Nevada en California y la meseta de Colorado se ha producido en los flancos como resultado de la pérdida de la litosfera inferior de alta densidad. Los xenolitos de eclogita encontrados dentro de la corteza de la región apoyan el cambio de fase metamórfico asociado con la inversión de densidad en la corteza inferior. [3] Es posible que Sierra Nevada (EE.UU.) sea el único lugar de la Tierra donde actualmente se está eliminando material denso de la corteza. [4]