Magma observado tomando una ruta inesperada bajo los volcanes

Datos obtenidos en el límite de una placa tectónica en el Caribe indican que el magma sigue una ruta inesperada bajo los volcanes, lo que arroja luz sobre los procesos que subyacen a las erupciones.

Cuando chocan dos enormes placas tectónicas, una de ellas puede hundirse, o subducirse, bajo la otra, sumergiéndose en el manto terrestre para liberar agua y fundirse. Cuando las placas se rozan y el material fundido se eleva para formar magma, estas zonas de subducción son responsables de algunos de los terremotos y erupciones volcánicas más peligrosos de la Tierra.

Sin embargo, aún no se sabe muy bien cómo se forma el magma bajo tierra ni qué controla la posición exacta de los volcanes en la parte superior de la placa suprayacente.

Ahora, un nuevo estudio publicado en Science Advances muestra cómo el magma ascendente, que finalmente entra en erupción, no siempre toma el camino más corto y directo disponible para llegar a los volcanes en la superficie.

El autor principal, el Dr. Stephen Hicks, que realizó el trabajo en el Departamento de Ciencias de la Tierra e Ingeniería del Imperial College de Londres, declaró en un comunicado: "Las opiniones científicas sobre este tema tan debatido se han dividido tradicionalmente en dos tribus. Algunos creen que la placa subductora es la que controla en mayor medida la ubicación de los volcanes, mientras que otros opinan que la placa suprayacente desempeña el papel más importante. Pero en nuestro estudio, demostramos que la interacción de estas dos fuerzas motrices a lo largo de cientos de millones de años es clave para controlar dónde se producen las erupciones hoy en día."

Las placas oceánicas en subducción actúan como gigantescos depósitos que transportan agua a las profundidades de la Tierra. Estos fluidos penetran en la placa a través de fracturas y fallas formadas durante su nacimiento y donde posteriormente se dobla bajo las profundas fosas oceánicas de la Tierra. El agua queda atrapada en las fracturas y ligada a los minerales de la placa.

Las placas en subducción están sometidas a altas presiones y temperaturas a medida que se sumergen a una profundidad de entre diez y cien kilómetros. Estas condiciones extremas provocan la expulsión del agua encerrada y de otros elementos volátiles. Estos fluidos, que funden el manto caliente que se encuentra por encima, son el ingrediente clave del magma que acaba entrando en erupción alrededor de los arcos volcánicos situados en los bordes de los océanos de la Tierra, como el Cinturón de Fuego del Pacífico. Sin embargo, las rutas que siguen los fluidos y el fundido en las profundidades de la Tierra, desde la placa en subducción hasta el arco volcánico, no pueden verse directamente ni deducirse fácilmente a partir de lo que entra en erupción.

Para realizar el estudio, los investigadores utilizaron datos de terremotos para cartografiar la absorción sísmica en 3D, de forma similar a como una tomografía computarizada cartografía la estructura interna de nuestro cuerpo. Cuando la energía sísmica de los terremotos atraviesa distintos materiales, las ondas se ralentizan o aceleran. Junto con estos cambios de velocidad, la energía de las ondas también se disipa. Las rocas calientes y fundidas son especialmente atenuantes: disipan la energía de las ondas sísmicas cuando éstas las atraviesan.

El equipo recopiló datos sísmicos de una zona de subducción en el Caribe oriental que dio lugar a las islas volcánicas de las Antillas Menores, utilizando sismómetros de fondo oceánico para construir una imagen tridimensional precisa del subsuelo.

Inusualmente, el estudio descubrió que la zona de mayor atenuación sísmica en profundidad estaba desplazada lateralmente desde debajo de los volcanes. Estas imágenes llevaron a los autores a la conclusión de que, una vez expulsada el agua de la placa en subducción, ésta es arrastrada hacia abajo, lo que provoca la fusión del manto detrás del frente volcánico. A continuación, el fundido se acumula en la base de la placa que la invade antes de ser transportado de vuelta hacia el arco volcánico.

La coautora del estudio, la profesora Saskia Goes, también del Departamento de Ciencias de la Tierra e Ingeniería del Imperial, declaró: "Nuestro conocimiento de las vías de fluidos y fusión se ha centrado tradicionalmente en las zonas de subducción del Pacífico. Decidimos estudiar en cambio la subducción del Atlántico porque allí la placa oceánica se formó mucho más lentamente, acompañada de más fallas, y subduce más despacio que en el Pacífico. Pensamos que estas condiciones más extremas harían que las vías de fluidos y fusión fueran más fáciles de visualizar mediante ondas sísmicas".

"Nuestros hallazgos nos dan pistas importantes sobre los procesos que subyacen a las erupciones volcánicas, y podrían ayudarnos a comprender mejor dónde se forman y reponen los depósitos de magma que hay bajo los volcanes".