Reduce el punto de fusión de las rocas a lo largo de las fallas
El agua profunda bajo la superficie de la Tierra provoca terremotos y tsunamis al reducir el punto de fusión de las rocas a lo largo de las fallas, revela un nuevo estudio.
Científicos del Reino Unido dicen que han encontrado una correlación entre los datos de liberación de agua y los niveles de actividad sísmica a lo largo del borde de la placa tectónica del Caribe y América.
Imagen de arriba: Quill, en la isla de Statia, una de las islas de las Antillas Menores
Este proceso ocurre en zonas de subducción, donde las placas tectónicas de la Tierra convergen y una placa se hunde debajo de otra.
Imagen: Las zonas de subducción, donde las placas tectónicas convergen y una placa se hunde debajo de otra, son las partes más importantes del ciclo, con grandes volúmenes de agua entrando y saliendo, principalmente a través de erupciones volcánicas.
Estas zonas, que se han descrito como las "escenas de choque más grandes en la Tierra", pasan y entran grandes volúmenes de agua, principalmente a través de erupciones volcánicas.
El equipo de investigación dice que han proporcionado la primera evidencia concluyente que vincula directamente el ciclo del agua de la Tierra profunda con la producción de magma y la actividad sísmica.
"A medida que las placas viajan desde donde se hicieron por primera vez en las crestas del océano medio hacia las zonas de subducción, el agua de mar ingresa a las rocas a través de grietas, fallas y al unirse a los minerales", dijo el Dr. George Cooper de la Facultad de Ciencias de la Tierra de la Universidad de Bristol.
"Al llegar a una zona de subducción, la placa de hundimiento se calienta y se aprieta, lo que resulta en la liberación gradual de parte o la totalidad de su agua. A medida que se libera agua, disminuye el punto de fusión de las rocas circundantes y genera magma. Este magma es flotante y se mueve hacia arriba, lo que finalmente provoca erupciones en el arco volcánico suprayacente. Estas erupciones son potencialmente explosivas debido a los químicos volátiles disueltos en el magma", dijo.
"El mismo proceso puede desencadenar terremotos y puede afectar propiedades clave como su magnitud y si desencadenan tsunamis o no".
El agua (H2O) y otros productos químicos volátiles, aquellos que se convierten fácilmente en vapor, como el dióxido de carbono y el azufre, se reciclan a través de la Tierra profunda.
Estos productos químicos han desempeñado un papel clave en la evolución de nuestro planeta, incluida la formación de continentes, el inicio de la vida, la concentración de recursos minerales y la distribución de volcanes y terremotos.
Exactamente dónde y cómo se liberan los volátiles y cómo modifican la roca anfitriona sigue siendo un área de intensa investigación, según los investigadores, que forman un proyecto llamado Reciclaje Volátil en las Antillas Menores (VoiLA). El proyecto reúne a geofísicos, geoquímicos y geodinámicos de universidades del Reino Unido, Francia y Alemania, así como al Museo de Historia Natural de Londres.
La mayoría de los estudios se han centrado en la subducción a lo largo del "Anillo de Fuego del Pacífico", un cinturón sísmicamente activo en forma de herradura que se extiende por Nueva Zelanda, la costa este de Asia y la costa oeste de las Américas.
Es a lo largo del Anillo de Fuego que el borde de una placa tectónica en particular, llamada Placa del Pacífico, se encuentra con otras placas tectónicas y causa temblores.
Según el Servicio Geológico de los Estados Unidos, alrededor del 90 por ciento de los terremotos del mundo y el 81 por ciento de los terremotos más grandes del mundo ocurren a lo largo del Anillo de Fuego.
Sin embargo, esta nueva investigación se centró en la placa atlántica y, más específicamente, en el arco volcánico de las Antillas Menores, ubicado en el extremo oriental del Mar Caribe.
Imagen: El arco volcánico de las Antillas Menores, parte de una zona de subducción, está marcado en rojo. Es una región de actividad sísmica, que se extiende a lo largo del borde de la placa tectónica caribeamericana
Es parte de una zona de subducción donde la corteza de la placa sudamericana se está subduciendo bajo la placa del Caribe.
"Esta es una de las dos únicas zonas que actualmente subducen placas formadas por una distribución lenta", dijo la profesora Saskia Goes en el Imperial College de Londres. "Esperamos que esto se hidrate de manera más penetrante y heterogénea que la placa del Pacífico de rápida expansión, y que las expresiones de liberación de agua sean más pronunciadas".
Los científicos recopilaron datos en el transcurso de dos cruceros marinos en el RRS James Cook, el buque de investigación de 300 pies de largo operado por el Consejo de Investigación del Medio Ambiente Natural.
Se recopilaron datos de despliegues temporales de estaciones sísmicas que registraron terremotos debajo de las islas, trabajo de campo geológico, análisis químicos y minerales de muestras de rocas y modelado numérico.
Imagen: Un mapa que muestra placas tectónicas dentro de la región del Caribe y las zonas limítrofes de placas entre la meseta del Océano Caribe (la porción estable de la placa del Caribe) y sus placas circundantes. El arco volcánico de las Antillas Menores, ubicado en el borde oriental del Mar Caribe, donde la Placa Sudamericana se está subduciendo bajo la Placa del Caribe. Las flechas rojas indican el movimiento de la placa.
Para rastrear la influencia del agua a lo largo de la zona de subducción, los científicos estudiaron composiciones de boro e isótopos de inclusiones fundidas, pequeñas bolsas de magma atrapado dentro de los cristales volcánicos.
Estas "huellas digitales" de boro revelaron que la serpentina mineral, rica en agua, contenida en la placa de hundimiento, es un proveedor dominante de agua en la región central del arco de las Antillas Menores. "Al estudiar estas mediciones a escala de micras es posible comprender mejor los procesos a gran escala", dijo el coautor, el profesor Colin Macpherson, de la Universidad de Durham.
Los datos proporcionaron "la indicación más clara hasta la fecha" de que la estructura y la cantidad de agua de la placa de hundimiento están conectadas a los riesgos sísmicos del arco volcánico de las Antillas Menores. La parte más húmeda de la placa descendente, la placa que se mueve debajo de la otra en el proceso de subducción, tenía grietas o zonas de fractura importantes.
"Al hacer un modelo numérico de la historia de la subducción de la zona de fractura debajo de las islas, encontramos un enlace directo a las ubicaciones de las tasas más altas de pequeños terremotos y bajas velocidades de onda de corte, que indican fluidos, en el subsuelo", dijo el profesor Goes.
La historia de la subducción de zonas de fracturas ricas en agua también puede explicar por qué las islas centrales del arco son las más grandes y por qué, a lo largo de la historia geológica, han producido la mayor cantidad de magma.
"Nuestro estudio proporciona evidencia concluyente que vincula directamente las partes del ciclo de entrada y salida de agua y sus expresiones en términos de productividad magmática y actividad sísmica", dijo el Dr. Cooper.
"Esto puede alentar los estudios en otras zonas de subducción para encontrar estructuras de fallas que contengan agua en la placa de subducción para ayudar a comprender los patrones en los riesgos de terremotos y volcanes".
Los investigadores quieren aprender ahora más sobre cómo un patrón de liberación de agua podría actuar como un "sistema de advertencia" para terremotos más grandes y posibles tsunamis.
El estudio ha sido publicado en Nature: Variable water input controls evolution of the Lesser Antilles volcanic arc
