Un estudio predice la meteorización del lecho de roca según la topografía

MADRID, 29 Oct. (EUROPA PRESS) -

   Científicos del MIT y la Universidad de Wyoming han encontrado una manera de predecir la extensión espacial de la meteorización del lecho de roca según la topografía de un lugar.

   El equipo trató de estimar la profundidad a la que la roca madre se rompe o se fractura y cómo esas rocas rotas forman la base de una capa que los científicos han bautizado como "zona crítica" de la Tierra, donde la interacción de las rocas, el aire y el agua permite que la vida prospere.

   Justo debajo de la superficie de la Tierra, por debajo de las raíces y el suelo, hay una dura capa densa de lecho de roca que es el fundamento de toda la vida en la tierra. Las grietas y fisuras en la roca madre proporcionan vías para el aire y el agua, que reaccionan químicamente para romper la roca, en última instancia, creando la tierra, un ingrediente esencial para todos los organismos terrestres. Esta erosión de la roca madre es fundamental para la vida en la Tierra.

   El equipo de investigadores desarrolló un modelo que estima el espesor de esta zona crítica, dadas las fuerzas generadas por la tectónica de la topografía, la gravedad y la placa, según informan en un artículo que se publica este jueves en 'Science'.

   Los autores encontraron que si un paisaje está experimentando poca compresión tectónica, la zona fracturada debe ir en paralelo a la topografía que la cubre, como capas de lasaña. Sin embargo, si una región está bajo alta compresión tectónica, la zona fracturada se asemejará a la del paisaje: más gruesa bajo crestas montañosas y más delgada bajo los valles.

   Para poner a prueba las predicciones del modelo, los investigadores se desplazaron a tres sitios de Estados Unidos con diferentes fuerzas tectónicas. En cada lugar, tomaron mediciones de conductividad sísmica y eléctrica para medir el grado de fracturación en el lecho de roca subyacente y vieron que sus mediciones se corresponden bien con las predicciones de su modelo.

   El coautor del artículo, Seulgi Moon, anteriormente investigador del MIT, dice que el modelo se puede utilizar para comprender mejor cómo funciona la zona crítica de la Tierra y cómo puede dar forma a la diversidad de la vida terrestre en el futuro, además de tener aplicaciones para el desarrollo humano.

NUEVOS DATOS SOBRE LA ROCA MADRE

   "[El modelo] nos ayudará a estimar las propiedades mecánicas de la roca madre -apunta Moon, quien ahora es profesor asistente de Geología en la Universidad de California en Los Ángeles, Estados Unidos--. Al diseñar los códigos de construcción, esto puede dar una idea de cómo de susceptible puede ser un área a deslizamientos de tierra y terremotos".

   Aunque los geólogos han sospechado que la topografía de una región podría influir en la fractura de su lecho de roca, había habido pocos intentos de poner a prueba esta idea con mediciones de campo. "Los cálculos que se habían hecho eran en accidentes geográficos idealizados --dice Taylor Perron, profesor asociado de Geología en el Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias del MIT--. Imagine una sola cresta o un valle sin topografía circundante. Eso se puede hacer sobre el papel, pero no es lo mismo que tener un paisaje real, donde hay varias crestas y valles con formas irregulares".

   Perron y Moon crearon un procedimiento para modelar numéricamente las tensiones por debajo de la topografía real tridimensional. El modelo calcula el efecto local de la topografía en las fuerzas gravitacionales debido al peso de la roca suprayacente y las fuerzas regionales asociadas al empujar o tirar de las placas tectónicas. "Si usted está debajo de una cresta, en comparación con un valle, la roca allí debe sentir diferentes tensiones", apunta Perron.

   El modelo tiene en cuenta estas tensiones para determinar si y en qué medida el lecho de roca se agrieta bajo la presión asociada con la topografía de un paisaje determinado. Después de simular múltiples formas de relieve complejas, el equipo observó que la zona de fractura de ese lecho de roca variaba con la compresión tectónica: en escenarios donde el paisaje estaba experimentando poca compresión, el modelado de la zona fracturada iba  paralelo a la topografía, con inmersión donde había valles y elevaciones donde había crestas.

ESCENARIOS DE ALTA COMPRESIÓN

   Por su parte, en escenarios con alta compresión, la configuración de la zona fracturada era como el reflejo en un espejo de la topografía, siendo más gruesa bajo las crestas, y más delgada por debajo de los valles. Para probar su modelo, el grupo se asoció con investigadores de la Universidad de Wyoming, que midieron las ondas sísmicas en el lecho de roca.

   Como explica Perron, la velocidad a la que las ondas sísmicas viajan a través de la roca puede proporcionar datos sobre el estado mecánico de la roca: las ondas sísmicas se mueven más rápido a través de roca sólida y más lento a través de roca que contiene muchas fracturas rellenas de aire, agua o material resistente como arcilla.

   Perron, Moon y el equipo de Wyoming analizaron estudios sísmicos de sitios con diferentes cantidades de compresión tectónica en Colorado, Carolina del Sur y Maryland, además de medir la conductividad eléctrica, otra medida de la abundancia de fracturas llenas de agua o barro.

   Sobre la base de sus mediciones, Perron y Moon hallaron que la zona fracturada de la roca madre en los tres sitios se ajusta a los perfiles predichos por su modelo y confirmaron estos resultados al ver las imágenes tomadas en los pozos. Estas imágenes de la roca madre en la profundidad dieron a los investigadores una nueva confirmación de que las mediciones sísmicas y la conductividad revelan efectivamente zonas fracturadas.

   "La presencia de la topografía, y cómo interactúa con la gravedad y la tectónica, realmente marca una diferencia en la fractura y la meteorización de la roca --resume Perron--. Para que la vida se haga un hueco en los paisajes, realmente se tiene que romper la roca y erosionarse. Fracturar la roca es el primer paso en la creación de esta zona crítica".