Integrantes del Laboratorio de Modelado Geológico del Instituto de Estudios Andinos “Don Pablo Groeber”, junto a colegas de distintas universidades de España y China, han publicado recientemente un artículo en la revista Geophysical Journal International, en el que dan a conocer los resultados de una serie de modelos numéricos diseñados para analizar el efecto de la convección a pequeña escala en la litósfera oceánica del Atlántico Norte.

A medida que la litósfera oceánica se aleja de la dorsal, esta se enfría, pues está cada vez más lejos del foco de calor. Cuando se estudia este fenómeno, se observa que las predicciones teóricas de enfriamiento divergen sustancialmente de los patrones observados, sobre todo a partir de los 70 millones de años. Uno de los mecanismos que se invoca generalmente para explicar esas diferencias es la convección a pequeña escala (SSC, por sus siglas en inglés). Este mecanismo se genera por las inestabilidades térmicas que existen debajo de la litósfera oceánica. Las diferencias de temperatura producen un “goteo” de material litosférico frío en el manto y ese material frío es reemplazado por rocas del manto caliente, lo que limita el enfriamiento de la base de la litosfera oceánica. 

Analizando las rocas magnéticas (punto de Curie) de la litósfera del Atlántico Norte, algunos investigadores sugirieron que el patrón observado podría responder a la existencia de convección a pequeña escala. En base a esas observaciones se buscó, mediante modelos numéricos termomecánicos, reproducir las condiciones iniciales de la generación de la litósfera oceánica y estudiar la evolución de la misma a lo largo del tiempo. La hipótesis es que las anomalías de profundidad de Curie podrían ser una consecuencia de procesos de convección a pequeña escala. 

Mapa de profundidad de Curie del Atlántico Norte basado en la inversión de anomalías magnéticas de EMAG2. Las líneas negras gruesas son zonas de fractura. Las líneas blancas son isócronas corticales.

En este trabajo se realizaon una serie de modelos termomecánicos variando la energía de activación en los procesos de dislocación que sufren las rocas a esas presiones y temperaturas para ver cómo influía esta variable en la generación de SSC. La principal diferencia observada fue que la disminución de la energía de activación aumenta la erosión termomecánica de la base de la litosfera, pero no cambió sustancialmente la generación y desarrollo de rodillos sobre la isoterma de Curie. Aunque la superficie de Curie representa una isoterma poco profunda, los rodillos están presentes y no hay evidencia clara de una orientación preferencial. 

Estado térmico del modelo 1 (tasa de propagación de 1 cm / año, Edisl = 350 kJ / mol). Vista tridimensional del campo de temperatura y la isoterma de Curie (650ºC; isoterma gris) para los 200 km superiores del dominio del modelo con una exageración vertical de 10 veces en un tiempo de simulación de (a) 90 Myr y (b) 170 Myr.

Los resultados muestran que la isoterma de temperatura de Curie puede verse efectivamente afectada por el proceso SSC y son compatibles con las observaciones en el Atlántico Norte en términos de longitudes de onda (150 a 300 km) y amplitudes (4 km) y, hasta cierto punto, con la estructura y orientación de las inestabilidades. A diferencia de estas observaciones, nuestros modelos no muestran oscilaciones para edades menores de 80 Ma. Por lo tanto, se sugiere que las oscilaciones superficiales observadas a edades más jóvenes entre 20 y 80 Ma también podrían resultar de otros procesos distintos del SSC. En el caso de la litosfera del Atlántico Norte, la variación de la velocidad divergencia, el fundido y la surgencia podrían estar intrincadamente vinculados y complicarían la dinámica y generación de rodillos asociados directamente con la SSC.

a) La velocidad de divergencia (línea continua) y las profundidades de curie (línea discontinua roja) versus las edades de la corteza a través a una latitud de 40. Velocidad de divergencia (b) y las profundidades de curie (c) frente a las edades de la corteza para el océano Atlántico Norte entre 50º y 40º de latitud.