As supererupções estão entre os eventos vulcânicos mais poderosos da Terra. Estas erupções massivas libertam mais de 1.000 quilómetros cúbicos de magma, rochas e cinzas, com potencial para afectar dramaticamente o clima, os ecossistemas e a sociedade humana. Devido ao seu enorme impacto, os cientistas estão a trabalhar para compreender melhor os processos subterrâneos que criam e mantêm estes gigantes vulcânicos.
Pesquisadores do Instituto de Geologia e Geofísica da Academia Chinesa de Ciências (IGGCAS) criaram agora um modelo tridimensional detalhado do oeste da América do Norte que simula o comportamento atual da litosfera e do manto que flui abaixo dela. O seu trabalho revela uma nova explicação sobre como o magma se forma sob os supervulcões.
Os resultados são publicados ciência.
Repensando como os supervulcões armazenam magma
Durante muitos anos, os cientistas acreditaram que os supervulcões consistiam em câmaras grandes e de longa vida, inicialmente preenchidas com magma líquido. Nesta visão tradicional, o magma de baixa densidade acumula-se lentamente dentro da crosta, aumentando a pressão até que a rocha circundante rache, desmorone e, eventualmente, entre em erupção.
No entanto, cada vez mais evidências mostram que os supervulcões activos não contêm este reservatório de fluido persistente. Em vez disso, o magma parece estar distribuído por uma ampla área de rocha parcialmente derretida conhecida como sistema de “magma mash”. Estas regiões pastosas podem estender-se através da camada exterior da Terra (litosfera), criando uma estrutura subterrânea muito diferente da anteriormente imaginada.
A litosfera é a camada externa rígida e fria da Terra e inclui a crosta e o manto superior. Abaixo dela está a astenosfera, uma camada mais quente e flexível que flutua lentamente ao longo do tempo geológico.
Estudos recentes indicam que os supervulcões alimentados por magma se originam na astenosfera superior (o manto raso logo abaixo da litosfera). No entanto, exatamente como esse material derrete permanece incerto. À medida que a rocha derretida sobe para a litosfera, ela se mistura com a rocha sólida circundante e forma uma massa de magma altamente viscosa. Esses sistemas de massa são muito mais densos e menos móveis que o magma líquido, tornando difícil explicar como eles poderiam produzir supererupções apenas pela simples flutuabilidade.
Ao contrário das câmaras de magma concentradas propostas em modelos mais antigos, estes sistemas de massa estão amplamente distribuídos por toda a litosfera.
Yellowstone como um laboratório natural
A Caldeira de Yellowstone, no oeste dos Estados Unidos, é um dos supervulcões mais conhecidos do mundo. Nos últimos 2,1 milhões de anos, sofreu duas grandes erupções, tornando-se um local importante para estudar o comportamento de grandes sistemas vulcânicos.
Estudos anteriores mostraram que Yellowstone tem um grande e duradouro sistema de massa de magma que se estende pela litosfera e mergulha para sudoeste. Estudos também sugerem que um corpo de magma raso e rico em fluido, semelhante ao conceito clássico de câmara magmática, pode se formar brevemente antes de entrar em erupção.
Embora os cientistas tenham aprendido muito sobre a estrutura interna de Yellowstone, as forças mais profundas responsáveis pela criação e manutenção deste sistema permanecem obscuras.
Um “Vento do Manto” sob a América do Norte
Usando o seu novo modelo geodinâmico, os investigadores descobriram que o magma de Yellowstone é fornecido pela astenosfera rasa e não por uma pluma profunda do manto que se eleva do interior da Terra.
De acordo com o modelo, um “vento do manto” de leste transporta material astenosférico quente em direção a Yellowstone. Esses ventos do manto são gerados pela subducção de longo prazo da placa Farallon, cujos remanescentes ficam nas profundezas da América do Norte central e oriental.
Ao contrário dos ventos na atmosfera, este vento do manto consiste em um amplo movimento horizontal de rochas quentes e fluindo lentamente dentro do manto da Terra.
À medida que este material flutuante se move sob o continente, é puxado para baixo, sob a espessa litosfera. O alongamento resultante cria condições que facilitam o derretimento por descompressão, produzindo magma. Esta descoberta desafia a suposição de longa data de que Yellowstone fica no topo de uma pluma profunda do manto que se eleva da fronteira núcleo-manto.
Como a energia profunda molda o sistema de magma de Yellowstone
O estudo também mostra que os ventos do manto ajudam a determinar a forma e a evolução do enorme sistema magmático de Yellowstone.
O fluxo do manto para o leste empurra o espesso núcleo litosférico a leste de Yellowstone. Ao mesmo tempo, a litosfera flutuante a oeste cria uma força oposta. Juntas, estas forças concorrentes efetivamente “destruem” a litosfera continental, criando um canal que mergulha para sudoeste abaixo de Yellowstone.
Este canal serve como um caminho eficiente para o magma subir, mover-se e evoluir dentro da litosfera. Consequentemente, desempenha um papel importante no controle da formação e desenvolvimento a longo prazo do sistema magmático de Yellowstone.
Os resultados do modelo correspondem estreitamente às observações geofísicas e geoquímicas independentes coletadas na região.
Novos insights sobre a formação de supervulcões
Os pesquisadores dizem que seu estudo fornece a explicação mais completa sobre como grandes sistemas magmáticos se formam sob os supervulcões. O modelo liga a geração de magma na astenosfera à sua deposição em toda a litosfera, ligando processos anteriormente difíceis de interpretar dentro de uma única estrutura.
O trabalho também identifica um mecanismo físico capaz de sustentar grandes sistemas de massa de magma de longa duração, uma característica partilhada por muitos supervulcões em todo o mundo.
