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Ande. La rapida crescita di una catena montuosa

La Cordigliera delle Ande, che orla tutto il margine occidentale del Sudamerica, è un esempio di corrugamento della crosta terrestre noto a tutti per la sua genesi concettualmente semplice, provocata dalla ‘navigazione’ verso Ovest del continente sudamericano e dalla immersione della placca di Nazca, la placca ‘Pacifica’, sotto la placca continentale.

Gli scienziati, in accordo sulle cause e le modalità di formazione, stanno tuttavia cercando di capire quanto tempo abbia impiegato l’intera catena per sollevarsi e se il sollevamento sia stato lento e graduale o sia invece avvenuto con movimenti episodici alternati a fasi relativamente lente.

Una nuova ricerca fatta da Carmala Garzione, docente di Scienze della Terra e dell’Ambiente presso l’Università di Rochester, cerca di fare un po’ di luce sull’argomento.

In un articolo pubblicato su Earth and Planetary Science Letters, Garzione spiega che l’altopiano delle Ande centrali – e sicuramente l’intera catena – si sono formati attraverso una serie di ‘scatti’ di crescita rapida, alternati a periodi di relativa quiete.

Monte Mercedario, provincia di San Juan, Argentina. (fonte: Wikipedia)

Monte Mercedario, provincia di San Juan, Argentina. (fonte: Wikipedia)

“Questo studio fornisce la prova che l’altopiano si è formato attraverso rapidi impulsi periodici, non attraverso un sollevamento continuo e progressivo, come si è sempre pensato”, afferma Garzione. “In termini geologici, ‘rapidi’ significa che si parla di movimenti verificatisi a velocità di un chilometro o anche più nel corso di milioni di anni; ma che, considerati i tempi geologici, è una velocità impressionante”.

Il quadro fondamentale resta, ovviamente, quello del sollevamento della catena dovuto alla subduzione della placca di Nazca sotto il continente sudamericano, come detto sopra.

Dal 2006 al 2008, Garzione e colleghi avevano fornito alcune misure della velocità di innalzamento delle Ande, misurando le temperature antiche delle acque pluviali fossili rimaste nei terreni dell’altopiano centrale, tra la Bolivia e il Perù, a poco più di 3650 metri sul livello del mare.

Garzione ipotizzò che porzioni della crosta inferiore e zone più dense del mantello, che agiscono come un’àncora alla base della crosta, durante lo scorrimento della placca ed il riscaldamento conseguente alla frizione, periodicamente si stacchino e affondino nel mantello.

Il distacco di queste porzioni di crosta provocherebbero spinte elastiche della crosta superiore, meno densa; in pratica sollevamenti alquanto rapidi, per lo meno come lo si intende in Geologia.

Recentemente Garzione e Andrei Leier, docente di Scienze della Terra e dell’Oceano presso la University of South Carolina, hanno usato una tecnica relativamente nuova nella verifica delle temperature, servendosi di due studi separati in regioni diverse delle Ande per determinare se gli impulsi per questi sollevamenti rapidi siano la norma oppure l’eccezione per la formazione di catene montuose come questa delle Ande.

Garzione ha raccolto dati da suoli antichi a basse altitudini, dove le temperature sono rimaste calde, e ad altitudini più elevate, dove le temperature erano più fredde. La calcite nella roccia contiene sia gli isotopi più leggeri del carbonio e dell’ossigeno (12-C e 16-O), che rari isotopi più pesanti (13-C e 18-O).

Le stime delle paleo-temperature si basano sul fatto che gli isotopi più pesanti formano legami più forti.

A temperature più fredde, gli atomi vibrano più lentamente ed è più difficile rompere i legami tra gli isotopi pesanti. Conseguentemente, queste rocce hanno una concentrazione in calcite più elevata rispetto a temperature più calde.

Misurando l’abbondanza di isotopi pesanti in siti a basse altitudini (caldi) e siti ad alta quota (freddi) nel corso del tempo ed esaminando punti specifici, si può rilevare la differenza di temperatura e quindi stabilire di quanto quei punti si siano sollevati nel tempo.

Con questo metodo Garzione ha scoperto che l’Altopiano meridionale, tra i 16 e i 9 milioni di anni fa, si è sollevato di 2,5 chilometri, uno spostamento ‘rapido’, in termini geologici.

Garzione ipotizza che quando la placca oceanica scivola sotto la placca continentale, quest’ultima si accorcia e si addensa aumentando la pressione sulla crosta inferiore. La composizione basaltica della crosta inferiore si trasforma in eclogite, una roccia a densità elevata che funge da àncora per la crosta superiore, molto meno densa, diventando una specie di radice che si inabissa nel mantello superiore, rimanendoci per milioni di anni fin quando, a causa delle temperature elevate, fonde e, aumentando di volume, provoca un innalzamento della catena montuosa.

“Sospettiamo che questo processo sia tipico di altri sollevamenti simili”, afferma Garzione. “Sono necessarie, comunque, ulteriori verifiche per assicurarlo come certo”.

Leonardo Debbia
28 aprile 2014


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