La subducción de la corteza oceánica y el destino de los volátiles
A menudo se subestima la importancia de volátiles como el H2O, el dióxido de carbono, el carbono y el metano, a pesar de que estos son vitales para la vida en la Tierra. Los volátiles son un grupo de compuestos y elementos químicos con bajo punto de ebullición, que están relacionados con la corteza terrestre y/o con la atmósfera y son liberados desde el interior de la Tierra mediante erupciones volcánicas. La principal forma de reincorporación de volátiles al manto terrestre es mediante el proceso de subducción, donde una placa tectónica se mueve debajo de otra y se hunde en el manto de la Tierra. Dada la imposibilidad de acceder a muestras del interior profundo del planeta, el proyecto FATEMANTLE (The fate and behaviour of volatiles during subduction of oceanic crustal material towards greater mantle depths) se inició con el objetivo de simular las condiciones y los procesos que tienen lugar en el manto profundo de la Tierra. Para tal fin, los investigadores llevaron a cabo experimentos a alta presión y alta temperatura con NAMS. Estos se proponían determinar la capacidad máxima de almacenamiento, la solubilidad y el comportamiento de compuestos volátiles durante la subducción de material oceánico carbonatado e hidratado en la zona de transición del manto. Este método experimental permitió determinar el contenido máximo de H2O en NAMS de corteza oceánica subducida que porta compuestos volátiles. El equipo soldó en cápsulas metálicas muestras con la composición de la corteza oceánica hidratada, pero con concentraciones variables de H2O, que fueron comprimidas, empleando una presa hidráulica de mil toneladas, hasta presiones semejantes a las experimentadas en el manto a una profundidad de entre cien y doscientos kilómetros. Esta es la profundidad a la que se producen la mayoría de las reacciones de deshidratación dentro de las zonas de subducción. Los resultados revelaron que las concentraciones de H2O almacenada en mica fengita, uno de los pocos minerales hidratados estables a profundidades mayores de cien kilómetros, eran relativamente bajas. Esto significa que relativamente muy poca agua está siendo subducida. Los investigadores también estudiaron los procesos de homogeneización que tienen lugar entre la corteza oceánica subducida y las rocas del manto. Estos descubrieron que el fundido parcial de dióxido de silicio reacciona con el olivino, el principal material del manto, para dar lugar a zonas estrechas compuestas por el nuevo mineral resultante de esta interacción, el ortopiroxeno. Los investigadores de FATEMANTLE también estudiaron cómo afecta la fusión parcial de rocas de eclogita y peridotita a la abundancia de oxígeno en el manto. Los resultados revelaron que el hierro férrico es un compuesto incompatible en el manto y que se incorpora preferentemente en fundidos en vez de en minerales. Por tanto, la extracción de fundidos parciales es una vía mediante la que el oxígeno es eliminado de zonas del manto. Estos resultados explican cómo las rocas de eclogita pueden ser reducidas y, por tanto, pueden actuar como rocas huésped para las subducción profunda de carbono como diamante.
Palabras clave
Subducción, corteza oceánica, volátiles, manto, minerales nominalmente anhídridos, FATEMANTLE