Pequeños cristales capturan millones de años de historia de las cadenas montañosas: un geólogo excava el Himalaya con un microscopio

Los Himalayas se erigen como La cadena montañosa más alta de la Tierra, posiblemente el más alto jamás registrado.¿Cómo se formó?¿Por qué es tan alto?

Se podría pensar que para comprender las grandes cadenas montañosas se requieren grandes mediciones, tal vez imágenes satelitales en decenas o cientos de miles de millas cuadradas.Aunque los científicos ciertamente utilizan datos satelitales, muchos de nosotros, incluyéndome a mí, estudia las cadenas montañosas más grandes basándose en las medidas más pequeñas en pequeños minerales que creció a medida que se formó la cordillera.

Estos minerales se encuentran en rocas metamórficas – rocas transformadas por calor, presión o ambos.Uno de los grandes placeres del estudio de las rocas metamórficas radica en microanálisis de sus minerales.Con mediciones en escalas más pequeñas que el grosor de un cabello humano, podemos descubrir la edad y las composiciones químicas ocultas dentro de pequeños cristales para comprender los procesos que ocurren a una escala colosal.

Medición de elementos radiactivos.

Los minerales que contienen elementos radiactivos son de especial interés porque estos elementos, llamados padres, se desintegran a velocidades conocidas para formar elementos estables, llamados hijas.Por medir la proporción entre padres e hijas, podemos determinar la edad de un mineral.

Con el microanálisis podemos incluso medir diferentes edades en diferentes partes de un cristal para determinar diferentes etapas de crecimiento.Al vincular la química de diferentes zonas dentro de un mineral con eventos en la historia de una cadena montañosa, los investigadores pueden inferir cómo se formó la cadena montañosa y con qué rapidez.

Mi equipo de investigación y yo analizamos y tomamos imágenes de un grano único de monacita metamórfica de rocas que recolectamos de la región de Annapurna en el centro de Nepal.Aunque sólo mide 1,75 mm (0,07 pulgadas) de largo, se trata de un cristal gigantesco según los estándares de los geólogos: aproximadamente 30 veces más grande que los cristales típicos de monacita.Lo apodamos "Monzilla".

Usando un microanalizador de sonda electrónica, recopilamos y visualizamos datos sobre la concentración de torio (un elemento radiactivo similar al uranio) en el cristal.Los colores muestran la distribución del torio, donde el blanco y el rojo indican concentraciones más altas, mientras que el azul y el morado indican concentraciones más bajas.Los números superpuestos en la imagen representan la edad en millones de años.

La datación con torio-plomo mide la proporción entre el torio padre y el plomo hijo;esta proporción depende de la velocidad de desintegración del torio y de la edad del cristal.Vemos que en la muestra están presentes dos zonas diferentes:un núcleo de aproximadamente 30 millones de años con altas concentraciones de torio y un borde de burbujas de aproximadamente 10 millones de años con bajas concentraciones de torio.

¿Qué significan estas edades?

como el indio placa tectónica cruje hacia el norte, hacia Asia, las rocas primero quedan profundamente enterradas y luego empujadas hacia el sur en enormes fallas.Estas fallas son actualmente responsable de algunos de los terremotos más catastróficos de nuestro planeta.Como ejemplo, en 2015, la magnitud 7,8 Terremoto de Gorkha en el centro de Nepal provocaron deslizamientos de tierra que arrasaron la ciudad de Langtang, donde había trabajado unos doce años antes.Se estima que allí murieron 329 personas y sólo 14 sobrevivieron.

Nuestros análisis químicos de este cristal de monacita y de las muestras cercanas indican que estas rocas estaban enterradas profundamente debajo de fallas de cabalgamiento, lo que provocó que se derritieran parcialmente y formaran el núcleo de monacita de aproximadamente 30 millones de años.Hace unos 10 millones de años, las rocas fueron arrastradas hacia arriba en una importante falla de cabalgamiento, formando el borde de monacita.Estos datos muestran que la formación de cadenas montañosas lleva mucho tiempo (al menos 30 millones de años, en este caso) y que las rocas básicamente circulan a través de ellas.

Al estudiar rocas en otros lugares, podemos trazar el movimiento de estos empujes y comprender mejor los orígenes del Himalaya.