La estructura profunda de las montañas actuales no es una fotografía instantánea del presente, sino el resultado acumulado de procesos que se desarrollaron hace cientos de millones de años. Así lo demuestra un estudio internacional publicado en la revista Earth and Planetary Science Letters, en el que participan investigadores del Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN-CSIC) y de instituciones chinas. El trabajo revela que las rocas magmáticas formadas entre el Carbonífero tardío y el Pérmico medio (hace entre 305 y 250 millones de años) conservan un registro fiable de lo ocurrido en la base de la corteza terrestre, a decenas de kilómetros de profundidad.
La investigación se centra en la cordillera de Tianshan, una inmensa cadena montañosa de más de 2.000 kilómetros que se extiende por la frontera entre China y Kirguistán, en el corazón de Asia Central. Esta región forma parte del Cinturón Orogénico de Asia Central, uno de los mayores sistemas de acreción del planeta, resultado de la colisión y amalgamación de múltiples placas, arcos de islas y microcontinentes durante el Paleozoico. Gracias a miles de mediciones de anomalías geoquímicas recopiladas durante décadas por equipos chinos, los científicos han podido reconstruir la arquitectura profunda de este orógeno antiguo.
“Es la primera vez que se realizan estudios que integran la cartografía isotópica, las observaciones geofísicas y modelizaciones termodinámicas a gran escala”, explica Antonio Castro, investigador del MNCN-CSIC y coautor del trabajo. “Los datos confirman que los magmas que forman la cordillera son fundamentalmente granitos y que los procesos magmáticos ocurridos hace más de 250 millones de años siguen controlando la estructura profunda de la litosfera actual”.
Mediante el análisis espacial de isótopos de elementos como el hafnio y el neodimio, el equipo identificó dos dominios litosféricos bien diferenciados bajo el Tianshan Occidental. Al norte, los magmas derivan de un manto modificado por la subducción de una capa oceánica bajo una continental. Al sur, los magmas se originaron a partir de un manto enriquecido por sedimentos reciclados de una corteza continental antigua.
Estas diferencias no se quedan en el pasado remoto. “Detectamos estas diferencias geoquímicas a través de las anomalías de gravedad y de la velocidad de las ondas sísmicas en la corteza inferior, a profundidades de entre 35 y 45 kilómetros”, señala Daniel Gómez Frutos, investigador de la Universidad de Portsmouth y coautor del estudio. “Esto confirma que la estructura actual de la litosfera está directamente heredada de procesos magmáticos muy antiguos”.
Los modelos termodinámicos de equilibrio de fases, que simulan la diferenciación de magmas en la base de la corteza, mostraron que cada dominio generó residuos minerales distintos. En el sur, la incorporación de materiales reciclados produjo una corteza inferior menos densa, rica en minerales ligeros como la plagioclasa. En el norte, la corteza inferior es más densa, con minerales como el clinopiroxeno o el granate. Estas diferencias explican de forma natural los contrastes observados hoy en los datos sísmicos y gravimétricos.
“La clave está en los residuos que deja el magmatismo profundo: no vemos directamente esas rocas, pero su composición controla la densidad de la litosfera con la que convivimos hoy y, por ende, la velocidad de las ondas sísmicas”, resume Castro.
El trabajo, liderado por He Huang, de la Academia de Ciencias Geológicas de Beijing, demuestra que es posible reconstruir la arquitectura profunda de orógenos muy antiguos incluso cuando no existen fragmentos directos de la corteza profunda, utilizando únicamente las rocas magmáticas expuestas en superficie. “La litosfera actual no es una fotografía instantánea, sino el resultado acumulado de procesos geológicos que se desarrollaron durante cientos de millones de años. Nuestros resultados demuestran que el magmatismo del Paleozoico tardío dejó una huella clara y cuantificable en la estructura profunda de la litosfera que todavía podemos detectar hoy”, afirma Huang.
Más allá de su valor científico para comprender la formación de los continentes y la composición de la litosfera terrestre, el estudio tiene aplicaciones prácticas. Al vincular la estructura profunda actual con procesos magmáticos antiguos, ayuda a detectar y localizar materias primas estratégicas, como metales raros, cuya distribución está controlada por la historia geológica profunda de estas regiones.
