Erosión Fría

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Glaciares desembocando en las Rías Patagónicas (Chile); Foto. Juan José Ibáñez

El post de hoy nos habla de la erosión fría, que no de la fusión fría, tema que escapa a nuestras competencias. Se trata de un breve artículo publicado en Investigación y Ciencia, partiendo de otro previo aparecido en las páginas de Nature.

El encabezamiento del título en Investigación y Ciencia, comienza así, resumiendo perfectamente el contenido de estos estudios: Erosión por enfriamiento. La historia térmica de miles de rocas avala la idea de que el enfriamiento climático de los últimos millones de años aceleró la erosión de la superficie terrestre. Con tal motivo se hace uso de cronómetros térmicos o más concretamente de sus métodos de datación en geología (geotermocronología). Abajo os añadimos el inicio de los contenidos en acceso abierto que permite Investigación y Ciencia. Seguidamente incluimos la Nota de Prensa de ScienceDaily, para finalizar con una sucinta descripción sobre la geotermocronología procedente de Wikipedia. El estudio ha sido realizado en diversas partes del mundo y “parece” bastante serio, aunque personalmente dudo que finiquite el debate acerca de si el relieve terrestre obedece fundamentalmente a la orogénesis (que incluye formación de montañas) causada por la tectónica de placas, o si por el contrario resulta ser el clima el factor que controla la fisiografía del globo terráqueo. Esta forma de crear antinomias (contextuales)  se me antoja fortunada.

Los autores detectan que la producción de sedimentos y la erosión montañosa resultan ser mucho mayores bajo climas fríos que cálidos, siendo muy elevada en diversos sistemas montañosos del mundo durante los periodos gélidos de los últimos seis millones de años, en los que la actividad tectónica era muy variable en los diferentes enclaves analizados por toda la superficie terrestre. Por tanto refuerza la hipótesis climática frente a la tectónica, si bien no considero que sea el punto fuerte del mensaje de los autores que, en todo caso, cabría matizar.   

Nadie duda del enorme poder erosivo de las masas de hielo, es decir de la erosión glaciar. De confirmarse los resultados obtenidos por los investigadores implicados en el estudio, el rebajamiento del relieve sería mayor durante los periodos gélidos, rebajando las cimas de las altas montañas y depositando los sedimentos de suelo, regolitos y rocas a menores altitudes. Eso sí, si la alteración física de las rocas resulta ser enorme, al contrario ocurre con la química, que necesita de ambientes más calentitos y húmedos con vistas a que puedan producirse las los procesos de intemperización que transforman las rocas en suelos.  

En consecuencia, podría inferirse que una alternancia de periodos fríos y cálidos sería un ciclo inmejorable  con vistas a alterar la superficie terrestre y rebajar sus relieves. Esto es justamente lo acaecido en los últimos millones de años y especialmente en el Pleistoceno. Sin embargo, que yo sepa, la comunidad científica sigue defendiendo que la actividad tectónica ha sufrido épocas de intensa y baja actividad, en lo que concierne a la elevación de las montañas, hecho que, hoy por hoy, no puede soslayarse. Por lo tanto, este tipo de controversias “blanco-negro”, “mucho-poco, bueno-malo” me parecen soberanamente inútiles.

A pesar de todo creo que la nota de prensa atesora gran interés de confirmarse que este tipo de periodos geológicos alternantes (fríos/cálidos) aceleran la transformación y rebajamiento del relieve terrestre, estando actualmente inmersos en uno de ellos. Os dejo pues con la información aludida con vistas a que los interesados abunden “un poco más” en el tema”.

Juan José Ibáñez

Erosión por enfriamiento (Título Original Mundo Científico Agosto 2014) Por David Lundbek Egholm, Investigación y ciencia, Agosto 2014

Resumen Acceso Abierto en Investigación y Ciencia (Erosión por enfriamiento)

Worldwide acceleration of mountain erosion under a cooling climate. Frédéric Herman et al. en Nature, vol. 504, págs. 423-426. diciembre de 2013

La historia térmica de miles de rocas avala la idea de que el enfriamiento climático de los últimos millones de años aceleró la erosión de la superficie terrestre.

Según un estudio publicado hace unos meses en Nature por Frédéric Herman, de la Universidad de Lausana, sobre la tasa de erosión de varias cadenas montañosas, el enfriamiento global acontecido a lo largo de los últimos seis millones de años aceleró la degradación de las cordilleras. Sus resultados reavivan un largo debate que vincula clima, topografía y tectónica de placas.

La elevada topografía de las cadenas montañosas responde a la lenta colisión entre placas continentales, gobernada a su vez por la dinámica de la tectónica de placas. Por otro lado, la erosión ejercida por ríos, glaciares y deslizamientos contrarresta los procesos de formación de montañas, ya que desmenuza el sustrato rocoso y transporta los sedimentos resultantes hacia regiones de menor altitud, como las cuencas sedimentarias o los océanos. Así pues, la estructura de las cadenas montañosas obedece a un complejo balance de procesos constructivos y destructivos.

Por más que hoy podamos medir los cambios topográficos recientes mediante el Sistema de Posicionamiento Global (GPS), averiguar lo acontecido en el pasado y obtener datos que abarquen las enormes escalas de tiempo asociadas supone una meta muy ambiciosa. Por ello, la influencia que ejerce el clima en los procesos erosivos y, por tanto, en la elevación y la morfología de las cadenas montañosas constituye aún un misterioso interrogante.

Cronómetros térmicos

Hace unos seis millones de años, el clima terrestre entró en una pronunciada fase de enfriamiento que provocó glaciaciones tanto en cadenas montañosas elevadas como en latitudes altas. La historia térmica de miles de rocas avala la idea de que el enfriamiento climático de los últimos millones de años aceleró la erosión de la superficie terrestre………..

De acuerdo a Wikipedia.

La termocronología es el estudio de la evolución térmica de una región de un planeta. Los termocronologistas utilizan la datación radiométrica con las temperaturas de cierre que representan la temperatura de los minerales estudiados en un tiempo determinado por los datos registrados para entender la historia térmica de una roca específica, mineral o unidad geológica. Es un subcampo de la geología y está estrechamente asociada con la geocronología.

Un estudio termocronológico típico incluye las fechas de una serie de muestras de rocas de diferentes áreas de una región, a menudo procedentes de un transecto vertical a lo largo de un cañón empinado, acantilado o pendiente. Estas muestras se fechan. Con algunos conocimientos acerca de la estructura térmica del subsuelo, estas fechas se trasladan a los momentos en que ese lugar en particular estaba a temperatura de cierre del mineral. Esto por lo tanto da el rango de extracción de la roca.

Algunos sistemas isotópicos usados comúnmente en termocronología incluyen huellas de fisión en circón y apatita, datación potasio-argón y datación argón-argón en apatita, datación uranio-torio-helio en circón y apatita, y datación 4He/3He

Worldwide acceleration of mountain erosion under a cooling climate. Frédéric Herman et al. en Nature, vol. 504, págs. 423-426. diciembre de 2013

Summary en Nature del trabajo previo de 2013

Climate influences the erosion processes acting at the Earth’s surface. However, the effect of cooling during the Late Cenozoic era, including the onset of Pliocene–Pleistocene Northern Hemisphere glaciation (about two to three million years ago), on global erosion rates remains unclear. The uncertainty arises mainly from a lack of consensus on the use of the sedimentary record as a proxy for erosion and the difficulty of isolating the respective contributions of tectonics and climate to erosion. Here we compile 18,000 bedrock thermochronometric ages from around the world and use a formal inversion procedure to estimate temporal and spatial variations in erosion rates. This allows for the quantification of erosion for the source areas that ultimately produce the sediment record on a timescale of millions of years. We find that mountain erosion rates have increased since about six million years ago and most rapidly since two million years ago. The increase of erosion rates is observed at all latitudes, but is most pronounced in glaciated mountain ranges, indicating that glacial processes played an important part. Because mountains represent a considerable fraction of the global production of sediments, our results imply an increase in sediment flux at a global scale that coincides closely with enhanced cooling during the Pliocene and Pleistocene epochs.

Nota de Prensa de ScienceDaily

Mountain erosion accelerates under a cooling climate

Date: December 18, 2013; Source: Universitaet Tübingen

Summary: The Earth’s continental topography reflects the balance between tectonics, climate, and their interaction through erosion. However, understanding the impact of individual factors on Earth’s topography remains elusive. Scientists have now investigated the effect of global cooling and glaciation on topogrpahy over the last two to three million years. Their data show that mountain erosion rates have increased since circa 6 million years and most rapidly in the last 2 million years. Moreover, alpine glaciers play a significant role in the increase of erosion rates under a cool climate.

Illustration: The speed of erosion of the Earth. Legend: blue indicates erosion of less than 0.01 mm p.a.; red indicates erosion of more than 7 mm p.a.

Credit: Image courtesy of Schweizerischer Nationalfonds zur Foerderung der wissenschaftlichen Forschung

Earth’s continental topography reflects the balance between tectonics, climate, and their interaction through erosion. However, understanding the impact of individual factors on Earth’s topography remains elusive. Professor Todd Ehlers of the University of Tübingen Geoscience Department, in cooperation with international colleagues, has studied the coupling of climate and erosion on a global scale. The scientists investigated the effect of global cooling and glaciation on topogrpahy over the last two to three million years. To quantify erosion, they compiled bedrock thermochronometric data from around the world. Their data show that mountain erosion rates have increased since circa 6 million years and most rapidly in the last 2 million years. Moreover, alpine glaciers play a significant role in the increase of erosion rates under a cool climate. The results are published in the current edition of Nature.

The scientists have compiled data from 18,000 rock samples to globally estimate temporal and spatial variations in erosion rates. During mountain erosion rocks travel from about 10 kilometers depth in the crust to the Earth’s surface. During this process, the rocks cool from great depths to the surface. Thermochronology exploits that small quantities of radioactive uranium contained in the rock decay in a time-dependent process. Below a given so-called closure temperature rocks accumulate the products of radioactive decay. In quantifying decay products, scientists are able to calculate the travel time of a rock from a determined depth to the surface and the time elapsed for cooling. Finally, these data can be converted into an erosion rate using sophisticated computer models.

The study’s broad approach that uses a global distribution of samples reduces the influence of individual regional tectonic events on the overall study results. The overall global picture that emerged was a strong correlation of erosion rates with the global climate change over the last several million years.

“On a global scale erosion rates span four orders of magnitude in the last eight million years from one hundreth millimeter up to ten millimeters a year,” Todd Ehlers says. Six million years ago, increase of erosion rates was expressed at all latitudes, but was most pronounced in glaciated mountain ranges, indicating that glaciers played a significant role.

Furthermore, erosion rates accelerated more in the last two million years with the most substantial changes at latitudes greater than 30°, for example in the European Alps, Patagonia, Alaska, the South Island of New Zealand and The Coast Mountains of British Columbia. These areas are highly variable in their tectonic activity, but they have in common that they have all been glaciated in the past few million years. Mountain erosion rates since about six million years ago were increased once more by nearly a factor of two for the Pleistocene compared to the Pliocene. “This change with increased activity of glaciers and higher sediment flux shows a clear temporal correspondence with further Late Cenozoic cooling,” Todd Ehlers comments. These results have important implications in general for improving our understanding of the coupling between climate and erosion.

 Story Source: The above story is based on materials provided by Universitaet Tübingen. Note: Materials may be edited for content and length.

 Journal Reference: Frédéric Herman, Diane Seward, Pierre G. Valla, Andrew Carter, Barry Kohn, Sean D. Willett, Todd A. Ehlers. Worldwide acceleration of mountain erosion under a cooling climate. Nature, 2013; 504 (7480): 423 DOI: 10.1038/nature12877

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