En el fondo del océano, placas tectónicas colisionan y destruyen unas contra otras, esto genera que una placa empuje a la otra hacia abajo. Este efecto se denomina «subducción», y el responsable de la formación de los arcos volcánicos que originan los eventos geológicos más dramáticos en la Tierra, como son las erupciones volcánicas y los mega-terremotos.
Un nuevo estudio de la revista «Science Advances» cambia nuestra comprensión de cómo se forman las lavas de «Arco Volcánico» y puede tener implicaciones para el estudio de los terremotos y los riesgos de las erupciones volcánicas.
Investigadores liderados por el Instituto Oceanográfico Woods Hole (WHOI – Woods Hole Oceanographic Institution) descubrieron un proceso previamente desconocido que involucra a la fusión de rocas metamórficas intenzamente mezcladas -conocidas como rocas mélange- que se forman por la fuerte comprensión que ocurre durante la subducción en los bordes de placa.
Hasta ahora, se pensaba por mucho tiempo que la formación de la lava comenzaba con una combinación de fluidos de placa tectónica subducida, y de los sedimentos derretidos que luego se filtraban en el manto. Una vez en el manto, se mezclarían y provocarían mas derretimiento, y finalmente erupcionarían en la superficie.
«Nuestro estudia muestra claramente que el modelo predominante de ‘fluidos/sedimento fundidos’ no puede ser correcto», nos dice Sune Nielsen, geólogo de WHOI y autor del artículo. «Esto es significativo porque casi todas las interpretaciones de datos geoquímicos y geofísicos en las zonas de subducción durante las últimas dos décadas se basan en ese modelo.
Los científicos usan mediciones de isótopos y elementos traza para determinar la composicón de los arcos magmáticos.
Créditos: Jack Cook Woods Hole Oceanographic Institution
Lo que Nielsen y su colega encontraron es que la mélange ya está presente en la parte superior de la placa antes de mezclarse con el manto.
«Este estudio nos muestra por primera vez, que la fusión de mélange es el principal impulsor de cómo interactúan la placa y el manto», explica Nielsen.
Esta es una distinción importante porque los científicos usan mediciones de isótopos y elementos traza para determinar las composicones de las lavas de arco y comprender mejor esta región crítica de las zonas de subducción. Cuándo y donde se produce la mezcla, la fusión y la redistribución de elementos traza generan relaciones de firma isotópicas muy diferentes.
El estudio se basa en un artículo anterior del colega de Nielsen y couator «Horst Marschall» de la universidad de Goethe en Frankfurt, Alemania. Basado en observaciones de campo de afloramientos de mélange, Marschall notó que las manchas de material de mélange de baja densidad, llamadas diapiros, podrían elevarse lentamente desde la superficie de la placa subductora y llevar los materiales bien mezclados al manto debajo de los volcanes de arco.
«El modelo mélange-diapiro se inspiró en modelos computacionales y en trabajos de campo detallados en diversas partes del mundo donde las rocas que provienen de la interfaz del manto profundo han sido sacadas a la superficie por fuerzas tectónicas» dice Marschall. «Hemos estado discutiendo el modelo durante al menos cinco años, pero muchos científicos pensaron que las rocas de mélange no desempeñaban ningún papel en la generación de magmas. Descartaron el modelo como «geo-fantasía».
En su nuevo trabajo, Nielsen y Marschall compararon las proporciones de mezcla de ambos modelos con datos químicos e isotópicos de estudios publicados de ocho arcos volcánicos representativos del mundo: Marianas, Tonga, Antillas Menores, Aleutianas, Ryukyu, Scotia, Kurife y Sunda.
«Nuestro análisis a gran escala muestra que el modelo de mezcla de mélange se adapta casi por completo a la literatura en todos los arcos del mundo, mientras que las líneas de fluido/sedimento fundido de reflejan datos no reales», dice Nielsen.
Comprender los procesos que ocurren en las zonas de subducción es importante por muchas razones. A menudo denominado motor del planeta, las zonas de subducción son las áreas principales donde el agua y el dióxido de carbono contenidos en el antigujo fondo marino se reciclan hacia la Tierra profunda, desempeñando funciones críticas en el control del clima a largo plazo y la evolución del calor en el planeta.
Estos procesos bastante complejos ocurren en escalas de decenas a miles de kilómetros, y en períodos de tiempo que van de meses a cientos de millones de años, pero pueden generar terremotos catastróficos y tsunamis mortales que pueden ocurrir en segundos.
«Una gran parte de los peligros volcánicos y sísmicos de la Tierra están asociados con las zonas de subducción, y algunas de esas zonas se encuentran cerca de donde viven cientos de millones de personas, como en Indonesia», dice Nielsen. «Comprender las razones de porqué y dónde ocurren los terremotos, depende de saber y comprender que tipo de material realmente está presente allí y qué procesos se llevan a cabo».
El equipo de investigacion dice que los hallazgos del estudio requieren una reevaluación de los datos publicados anteriormente y una revisión de los conceptos relacionados con los procesos de la zona de subducción. Debido a que las rocas de mélange han sido ignoradas en gran medida, no se sabe casi nada sobre sus propiedades físicas o el rango de temperaturas y presiones a las que se derriten. Los estudios futuros para cuantificar estos parámetros ofrecerán una visión aún mayor sobre el papel de la mélange en las zonas de subducción y el control que ejerce sobre la generación de terremotos y el vulcanismo en las zonas de subducción.
Keywords:
mélange, arco volcánico, volcanic arc,
volcanic arcs: Marianas, Tonga, Lesser Antilles, Aleutians, Ryukyu, Scotia, Kurile, and Sunda.
fuente.
Volcanic arcs form by deep melting of rock mixtures (enlace)
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