El estudio de la geología profunda y la dinámica del manto terrestre ha experimentado un avance significativo gracias a la comprensión del papel que juegan los elementos y compuestos superficiales en procesos profundos. Una de las revelaciones más recientes y sorprendentes en esta área es la capacidad de los carbonatos superficiales para transportar isótopos pesados de boro hasta las profundidades del manto terrestre, específicamente en la zona de transición del manto, que se encuentra entre los 410 y 660 kilómetros bajo la superficie terrestre. Este descubrimiento aporta una nueva dimensión a la comprensión del ciclo de reciclaje de volátiles y sustancias superficiales hacia el interior del planeta, con efectos sustanciales en la geodinámica, la composición del manto y la formación de magmas intraplaca. El elemento boro es moderadamente volátil y posee una notable movilidad en fluidos, características que lo convierten en un trazador ideal para estudiar el movimiento y reciclaje de volátiles dentro del manto. Sin embargo, el rastreo del boro mediante sus isótopos, especialmente el isótopo pesado δ¹¹B, se ha visto limitado históricamente por la contaminación y alteración de las rocas estudiadas, particularmente en basaltos oceánicos que sufren procesos de alteración inducidos por el agua de mar y durante su erupción.
Un equipo de investigadores del Instituto de Geoquímica de la Academia China de Ciencias, liderado por los Profesores Xu Rong y Cai Yue, ha superado estos desafíos mediante el uso de técnicas analíticas de alta precisión para estudiar basaltos relativamente primitivos provenientes de la provincia de Zhejiang, en el sureste de China. Sus análisis de boron isotópicos junto con otros indicadores geoquímicos han revelado relaciones claras que sugieren una interacción compleja de tres componentes distintos en la fuente del manto que genera estos basaltos. Entre estos componentes destacan uno rico en isótopos ligeros de boro, asociado a una corteza oceánica fuertemente deshidratada, y otro que refleja un manto litosférico continental modificado por metasomatismo. Sin embargo, el hallazgo más notable fue la identificación de un end miembro con un isótopo de boro pesado común a ambos grupos de basaltos, cuyo origen no puede explicarse por las contribuciones tradicionales atribuidas a fluidos ricos en boro derivados de corteza oceánica subducida, sedimentos o serpentinas. Este hecho llevó a los científicos a investigar otras posibles fuentes responsables de la firma isotópica pesada observada.
El análisis detallado mostró que esta señal isotópica está fuertemente correlacionada con indicadores relacionados a carbonatos, incluyendo un bajo cociente de Boro/Cerio (B/Ce), que no encajaría con la contribución típica de fluidos provenientes de la corteza o sedimentos subducidos. La conclusión más relevante de la investigación es que los carbonatos superficiales, materiales comúnmente presentes en la corteza terrestre y que contienen boro en concentraciones significativas, pueden ser transportados intactos a profundidades profundas del manto a través de procesos de subducción. Estos carbonatos mantienen su firma isotópica característica, lo que permite que el boro pesado se registre finalmente en los basaltos intraplaca, en magmas ricos en carbonatos profundos e incluso en diamantes superprofundos formados a gran profundidad. Este hallazgo supone un cambio paradigmático en la comprensión del ciclo de reciclaje de volatiless y materiales superficiales en la Tierra. Hasta ahora, se asumía que la mayor parte de los volátiles, incluyendo boro, eran liberados en las zonas de deshidratación y desvolatilización de las placas subducidas a niveles someros del manto o convertidos en fluidos que generan arcos volcánicos.
No obstante, la preservación y el transporte sólido de carbonatos con isótopos pesados de boro hacia el manto profundo indica que existe una ruta suplementaria para la incorporación directa y eficiente de estos materiales superficiales. Este proceso tiene implicaciones cruciales en la evolución química del manto, ya que la incorporación de carbonatos reciclados podría influir en la composición y los procesos de formación de magmas, así como en la dinámica global del carbono y otros elementos volátiles esenciales para la habitabilidad del planeta. Además, la presencia de isótopos pesados de boro provenientes de carbonatos reciclados en el manto profundo ofrece una herramienta analítica valiosa para identificar y rastrear las fuentes de materiales reciclados en distintos ambientes magmáticos y tectónicos. En términos de geodinámica, la capacidad de los carbonatos para ser transportados a grandes profundidades sugiere que el ciclo del carbono puede estar estrechamente conectado con la tectónica de placas y el reciclaje profundo, extendiendo la influencia de procesos superficiales mucho más allá de lo que se pensaba. Además, estas investigaciones sugieren que las zonas de transición del manto pueden actuar como reservas o filtros que almacenan ciertos materiales reciclados antes de que se incorporen a ciclos magmáticos posteriores.
Finalmente, la conexión de estos procesos con la formación de diamantes superprofundos aporta una dimensión fascinante para la investigación de materiales geológicos que se originan en las profundidades más inaccesibles de la Tierra, permitiendo inferir la historia de materiales superficiales que han sido arrastrados por subducción durante millones de años. En conclusión, la reciente evidencia sobre el transporte de isótopos pesados de boro por carbonatos superficiales hacia el manto profundo amplía significativamente el conocimiento sobre el ciclo de volátiles en el planeta, el papel de la subducción en el reciclaje de materiales superficiales y las implicaciones para la composición y dinámica del manto terrestre. Este tipo de investigación no solo ilumina aspectos fundamentales de la geología profunda, sino que también abre nuevas vías para entender la interacción entre las capas superficiales y profundas de nuestro planeta, con repercusiones para la química global, la generación de magmas y los procesos tectónicos.
