Las supererupciones se encuentran entre los eventos volcánicos más poderosos de la Tierra. Estas erupciones masivas liberan más de 1.000 kilómetros cúbicos de magma, roca y ceniza, con el potencial de afectar dramáticamente el clima, los ecosistemas y la sociedad humana. Debido a su enorme impacto, los científicos están trabajando para comprender mejor los procesos subterráneos que crean y mantienen estos gigantes volcánicos.
Investigadores del Instituto de Geología y Geofísica de la Academia China de Ciencias (IGGCAS) han creado un modelo tridimensional detallado del oeste de América del Norte que simula el comportamiento actual tanto de la litosfera como del manto que fluye debajo de ella. Su trabajo revela una nueva explicación de cómo se forma el magma debajo de los supervolcanes.
Se publican los resultados ciencia.
Repensando cómo los supervolcanes almacenan magma
Durante muchos años, los científicos creyeron que los supervolcanes estaban formados por cámaras grandes y de larga vida que inicialmente estaban llenas de magma líquido. Según esta visión tradicional, el magma de baja densidad se acumula lentamente dentro de la corteza, aumentando la presión hasta que la roca circundante se agrieta, colapsa y finalmente entra en erupción.
Sin embargo, cada vez hay más pruebas que demuestran que los supervolcanes activos no contienen este depósito de fluido persistente. En cambio, el magma parece estar distribuido sobre una amplia zona de roca parcialmente fundida conocida como sistema de “puré de magma”. Estas regiones papillas pueden extenderse a través de la capa exterior de la Tierra (litosfera), creando una estructura subterránea muy diferente a la imaginada anteriormente.
La litosfera es la capa exterior fría y rígida de la Tierra e incluye tanto la corteza como el manto superior. Debajo está la astenosfera, una capa más caliente y flexible que se desplaza lentamente a lo largo del tiempo geológico.
Estudios recientes indican que los supervolcanes alimentados por magma se originan dentro de la astenosfera superior (el manto poco profundo justo debajo de la litosfera). Sin embargo, sigue siendo incierto exactamente cómo se funde este material. A medida que la roca fundida asciende hacia la litosfera, se mezcla con la roca sólida circundante y forma una masa de magma altamente viscosa. Estos sistemas de papilla son mucho más densos y menos móviles que el magma líquido, lo que hace difícil explicar cómo podrían producir una supererupción únicamente mediante la simple flotabilidad.
A diferencia de las cámaras de magma concentradas propuestas en modelos más antiguos, estos sistemas de papilla están ampliamente distribuidos por toda la litosfera.
Yellowstone como laboratorio natural
La Caldera de Yellowstone, en el oeste de Estados Unidos, es uno de los supervolcanes más conocidos del mundo. Durante los últimos 2,1 millones de años, ha experimentado dos grandes erupciones, lo que lo convierte en un sitio importante para estudiar el comportamiento de grandes sistemas volcánicos.
Estudios anteriores han demostrado que Yellowstone tiene un gran sistema de papilla de magma de larga duración que se extiende a través de la litosfera y desciende hacia el suroeste. Los estudios también sugieren que un cuerpo de magma poco profundo y rico en líquido, similar al concepto clásico de cámara de magma, puede formarse brevemente antes de entrar en erupción.
Aunque los científicos han aprendido mucho sobre la estructura interna de Yellowstone, las fuerzas más profundas responsables de la creación y mantenimiento de este sistema aún no están claras.
Un “viento de manto” debajo de América del Norte
Utilizando su nuevo modelo geodinámico, los investigadores descubrieron que el magma de Yellowstone es suministrado por la astenosfera poco profunda en lugar de por una profunda columna de manto que se eleva desde el interior de la Tierra.
Según el modelo, un “viento del manto” del este transporta material astenosférico caliente hacia Yellowstone. Estos vientos de manto son generados por la subducción a largo plazo de la placa Farallón, cuyos restos se encuentran en lo profundo del centro y este de América del Norte.
A diferencia de los vientos en la atmósfera, este viento del manto consiste en un amplio movimiento horizontal de rocas calientes que fluyen lentamente dentro del manto de la Tierra.
A medida que este material flotante se mueve debajo del continente, es arrastrado hacia abajo debajo de la espesa litosfera. El estiramiento resultante crea condiciones que facilitan la fusión por descompresión, produciendo magma. Este hallazgo desafía la suposición de larga data de que Yellowstone se asienta sobre una profunda columna de manto que se eleva desde el límite entre el núcleo y el manto.
Cómo la energía profunda da forma al sistema de magma de Yellowstone
El estudio también muestra que los vientos del manto ayudan a determinar la forma y evolución del enorme sistema magmático de Yellowstone.
El flujo del manto hacia el este empuja contra el grueso núcleo litosférico al este de Yellowstone. Al mismo tiempo, la boyante litosfera del oeste crea una fuerza opuesta. Juntas, estas fuerzas en competencia efectivamente “desgarran” la litosfera continental, creando un canal que se inclina hacia el suroeste debajo de Yellowstone.
Este canal sirve como una vía eficiente para que el magma ascienda, se mueva y evolucione dentro de la litosfera. En consecuencia, desempeña un papel importante en el control de la formación y el desarrollo a largo plazo del sistema magmático de Yellowstone.
Los resultados del modelo coinciden estrechamente con las observaciones geofísicas y geoquímicas independientes recopiladas en la región.
Nuevos conocimientos sobre la formación de supervolcanes
Los investigadores dicen que su estudio proporciona la explicación más completa hasta el momento de cómo se forman los grandes sistemas magmáticos debajo de los supervolcanes. El modelo vincula la generación de magma en la astenosfera con su deposición en toda la litosfera, vinculando procesos que antes eran difíciles de interpretar dentro de un marco único.
El trabajo también identifica un mecanismo físico capaz de sostener grandes sistemas de papilla de magma de larga duración, una característica compartida por muchos supervolcanes de todo el mundo.
