Pesquisadores imperiais observaram o magma seguindo uma rota inesperada sob os vulcões, lançando luz sobre os processos por trás das erupções.
As descobertas foram baseadas em dados de um limite de placa tectônica na região do Caribe Oriental. Os resultados nos ajudam a entender o que impulsiona o tipo e a taxa de erupções vulcânicas, bem como a composição do magma em erupção. Eles também podem nos ajudar a entender por que alguns vulcões são mais ativos do que outros e por que a atividade vulcânica muda com o tempo.
Quando duas enormes placas tectônicas colidem, uma placa pode afundar ou subduzir sob a outra, mergulhando no manto da Terra para liberar água e derreter. À medida que as placas se esfregam e o material derretido sobe para formar o magma, essas zonas de subducção são responsáveis por alguns dos terremotos e erupções vulcânicas explosivas mais perigosos da Terra.
No entanto, permanece pouco compreendido como o magma se forma no subsolo e o que controla a posição exata dos vulcões no topo da placa sobrejacente.
Agora, um novo estudo publicado na Science Advances mostra como o magma ascendente, que eventualmente entra em erupção, nem sempre segue o caminho mais curto e direto disponível para alcançar os vulcões na superfície.
O autor principal, Dr. Stephen Hicks, que realizou o trabalho no Departamento de Ciências e Engenharia da Terra do Imperial e agora trabalha na UCL, disse: “As visões científicas neste assunto tão debatido tradicionalmente se dividem em duas tribos. Alguns acreditam que a placa de subducção controla principalmente onde estão os vulcões, e alguns acham que a placa sobreposta desempenha o papel mais importante. Mas em nosso estudo, mostramos que a interação dessas duas forças motrizes ao longo de centenas de milhões de anos é a chave para controlar onde as erupções ocorrem hoje.”
Sob pressão
Placas oceânicas em subducção atuam como reservatórios gigantes, transportando água para as profundezas da Terra. Esses fluidos entram na placa através de fraturas e falhas formadas durante seu nascimento e onde mais tarde ela se curva sob as fossas oceânicas profundas da Terra. A água fica presa em fraturas e ligada a minerais dentro da placa.
As placas de subducção estão sujeitas a altas pressões e temperaturas à medida que mergulham entre dez e 100 quilômetros de profundidade. Essas condições extremas fazem com que a água retida e outros elementos voláteis sejam expulsos. Esses fluidos, que derretem o manto quente acima, são o principal ingrediente do magma que eventualmente entra em erupção em torno de arcos de vulcões nas bordas dos oceanos da Terra, como o Anel de Fogo do Pacífico. No entanto, os caminhos que os fluidos e o derretimento percorrem nas profundezas da Terra, desde a placa de subducção até o arco vulcânico, não podem ser vistos diretamente nem inferidos facilmente a partir do que entrou em erupção.
Para realizar o estudo, os pesquisadores usaram dados de terremotos para mapear a absorção sísmica em 3D, semelhante à forma como uma tomografia computadorizada mapeia a estrutura interna de nossos corpos. Quando a energia sísmica dos terremotos viaja através de diferentes materiais, as ondas diminuem ou aceleram. Junto com essas mudanças de velocidade, a energia das ondas também se dissipa. A rocha quente e derretida é particularmente atenuante: elimina a energia das ondas sísmicas à medida que viajam através dela.
A equipe coletou dados sísmicos de uma zona de subducção no Caribe Oriental que resultou nas ilhas vulcânicas das Pequenas Antilhas, usando sismômetros do fundo do oceano para construir uma imagem 3D precisa da subsuperfície.
Excepcionalmente, o estudo descobriu que a zona de atenuação sísmica mais forte em profundidade foi deslocada lateralmente por baixo dos vulcões. Essas imagens levaram os autores a concluir que, uma vez que a água é expelida da placa de subducção, ela é carregada mais para baixo, levando ao derretimento do manto atrás da frente vulcânica. O derretimento então se acumula na base da placa principal antes de ser provavelmente transportado de volta para o arco vulcânico.
A co-autora do estudo, Professora Saskia Goes, também do Departamento de Ciências da Terra e Engenharia da Imperial, disse: “Nosso conhecimento dos caminhos de fluidos e derretimentos tem sido tradicionalmente focado em zonas de subducção ao redor do Pacífico. Decidimos estudar a subducção do Atlântico em vez disso, porque a placa oceânica ali se formou muito mais lentamente, acompanhada por mais falhas, e subduz mais lentamente do que no Pacífico.Sentimos que essas condições mais extremas tornariam os caminhos de fluidos e derretimentos mais imagiáveis usando ondas sísmicas.
“Nossas descobertas nos fornecem pistas importantes sobre os processos por trás das erupções vulcânicas e podem nos ajudar a entender melhor onde os reservatórios de magma abaixo dos vulcões são formados e reabastecidos”.
O artigo publicado resulta de uma colaboração internacional entre cientistas do Reino Unido, Estados Unidos, Alemanha e Trinidad.
“Slab to back-arc to arc: Fluid and melt paths through the mantle wedge under the Lesser Antilles” de Hicks et al, foi publicado em 1º de fevereiro de 2023 na Science Advances.
Publicado em 13/02/2023 07h24
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