Geólogos de la Institución Oceanográfica Woods Hole (WHOI) y el MIT descubrieron que las placas continentales en colisión pueden atraer más agua de lo que se pensaba anteriormente. Los resultados de su estudio ayudaría a explicar la explosividad de algunas erupciones volcánicas, así como la distribución de depósitos minerales como cobre, plata y oro.
Los hallazgos se basan en un análisis de rocas magmáticas antiguas recuperadas de las montañas del Himalaya, una formación geológica que es el producto de una zona de subducción, donde dos placas tectónicas masivas se han aplastado entre sí, una placa deslizándose debajo de la otra durante millones de años.
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A medida que una placa tectónica se desliza debajo de otra, puede llevar consigo el agua del océano, atrayéndola profundamente hacia el manto, donde el líquido puede fusionarse con el magma ascendente. Cuanto más agua contiene el magma, más explosiva puede ser una erupción. Por lo tanto, las zonas de subducción son los sitios de algunas de las erupciones volcánicas más fuertes y destructivas del mundo.
Su análisis, publicado en Nature Geoscience, encuentra que el magma en las zonas de subducción, o "magmas de arco", puede contener hasta un 20 por ciento de contenido de agua por peso, aproximadamente el doble del contenido máximo de agua que se ha asumido ampliamente. La nueva estimación sugiere que las zonas de subducción atraen más agua de lo que se pensaba anteriormente y que los magmas de arco son "superhidratos" y mucho más húmedos de lo que habían estimado los científicos.
Anteriormente, la estimación de la cantidad de agua extraída en las zonas de subducción se realizaba mediante el análisis de rocas volcánicas que habían estallado en la superficie. Los científicos midieron las firmas de agua en estas rocas y luego reconstruyeron el contenido de agua original de las rocas, cuando absorbieron por primera vez el líquido como magma, en las profundidades de la corteza terrestre. Estas estimaciones sugirieron que el magma contiene alrededor de un 4 por ciento de agua en peso en promedio.
Pero Urann y Le Roux cuestionaron estos análisis: ¿Qué pasa si hay procesos por los que pasa el magma ascendente que afectan el contenido de agua original de una manera que los científicos no anticiparon?
"La pregunta era, ¿son estas rocas que se elevaron rápidamente y entraron en erupción representativas de lo que realmente está sucediendo en las profundidades, o hay algún proceso superficial que distorsiona esos números?" dice Uran.
Tomando un enfoque diferente, el equipo observó rocas magmáticas antiguas llamadas plutones, que permanecieron muy por debajo de la superficie, sin haber entrado en erupción en primer lugar. Estas rocas, razonaron, serían registradores más prístinos del agua que absorbieron originalmente.
La fuerza de las erupciones volcánicas
Urann y Le Roux desarrollaron nuevos métodos para analizar el agua en plutones recolectados previamente por Jagoutz y Müntener en el arco de Kohistan, una región de las montañas occidentales del Himalaya que comprende una gran sección geológica de roca que cristalizó hace mucho tiempo. Al final, sus cálculos revelaron que los magmas de arco contenían un contenido de agua original de más del 8 por ciento en peso.
Las nuevas estimaciones del equipo pueden ayudar a explicar por qué las erupciones volcánicas en algunas partes del mundo son más fuertes y más explosivas que en otras.
"Este contenido de agua es clave para comprender por qué los magmas de arco son más explosivos", dice Cin-Ty Lee, profesor de geología en la Universidad de Rice que no participó en la investigación. "El contenido de agua de los magmas de arco es un poco misterioso porque es muy difícil reconstruir el contenido de agua original. La mayor parte de la comunidad usa [roca volcánica en erupción], pero están muy lejos de sus fuentes profundas. Entonces, si puede ir directamente al manto, ese es el camino a seguir. Las [rocas en el estudio actual] están lo más cerca posible".
Los resultados también pueden señalar ubicaciones en el mundo donde se pueden encontrar depósitos de minerales y altas concentraciones de cobre, plata y oro.
"Se cree que estos depósitos se forman a partir de fluidos magmáticos, fluidos que se han separado del magma inicial, que transportan cobre y otros metales en solución", dice Urann. "El problema siempre ha sido que estos depósitos requieren mucha agua para formarse, más de lo que obtienes de los magmas con un contenido de agua del 4 por ciento. Nuestro estudio muestra que los magmas súper hidratados son los principales candidatos para formar depósitos de minerales económicos".
amt