Un equipo de investigadores han identificado una fuente de volcanes previamente desconocida en las profundidades extremas de la Tierra, en la zona de transición entre el manto superior y el inferior.

Hasta ahora, pensábamos que sabíamos cómo se formaban los volcanes, brotando de las regiones fundidas en el manto superior, debajo de la corteza de nuestro planeta, pero uno nuevo descubrimiento lleva las cosas mucho más abajo.

En las islas Bermudas, que se encuentran en la cima de una montaña volcánica extinta, los geólogos han encontrado la primera evidencia directa de que el material de la zona de transición, entre 400 y 650 kilómetros por debajo de la superficie de la Tierra, puede burbujear y expulsar material, dando origen a volcanes.

Esteban Gazel, geólogo de la Cornell University, dijo en un comunicado:

Esperábamos que nuestros datos mostraran que el volcán era una formación de penacho en el manto, un surgimiento del manto más profundo, tal como lo es en Hawai. Esta es la primera vez que encontramos una clara indicación de la zona de transición en lo profundo del manto de la Tierra que los volcanes pueden formarse de esta manera”.

Los volcanes de Hawai se originan a profundidades de entre 200 y 400 kilómetros. Pero el volcán de las Bermudas tiene sus raíces mucho más profundas, en una región rica en agua, cristales y roca fundida, según los hallazgos del equipo.

Bermudas tiene un pasado volcánico único. Hace unos 30 millones de años, una perturbación en la zona de transición del manto suministró al magma de suficiente material para formar la base volcánica ahora inactiva sobre la que se encuentra la isla. Crédito: Wendy Kenigsberg/Clive Howard – Cornell University, modified from Mazza et al. (2019)

Una línea del tiempo en la historia geológica

Los geólogos encontraron esta evidencia en una muestra central perforada en Bermudas en 1972. Tiene más de 700 metros de largo y es básicamente una línea de tiempo de la historia geológica de la región. A medida que el material se deposita, forma una capa en la roca y los investigadores pueden estudiarlos para reconstruir eventos pasados.

Los investigadores lo analizaron en busca de isótopos, oligoelementos, evidencia de agua y compuestos volátiles, esperando que sus resultados mostraran que el volcán era un surgimiento del manto superior.

Pero encontraron algo más: hace 30 millones de años, la zona de transición erupcionó, enviando material a través del manto superior a la superficie, donde se creó primero la montaña volcánica, luego, a medida que se elevaba, Bermuda.

Sarah Mazza, geóloga de la University of Münster, dijo en un comunicado:

Primero sospeché que el pasado volcánico de las Bermudas era especial cuando probé el núcleo y noté las diversas texturas y mineralogía conservadas en los diferentes flujos de lava. Rápidamente confirmamos los enriquecimientos extremos en las composiciones de elementos traza. Fue emocionante revisar nuestros primeros resultados… los misterios de Bermuda comenzaron a desarrollarse”.

Cristales con grandes cantidades de agua

Encontraron cristales que contienen cantidades más grandes de agua que las que normalmente se pueden encontrar en las zonas de subducción, las regiones en los límites de las placas tectónicas donde el borde de una se desliza debajo de la otra. El conjunto de minerales que se encuentran en la muestra, incluyendo cristales de titanio-augita, feldespatos, flogopita, espinela, perovskita y apatita, también sugieren una gran cantidad de agua.

Pero lo que realmente identificó la fuente del núcleo de lava fueron los isótopos de plomo, que eran de una variedad extrema nunca antes observada en la lava.

Estos son los isótopos de plomo más radiogénicos que se han encontrado en una cuenca oceánica, demasiado radiogénicos como para haberse originado en el manto superior. Esto, los investigadores creen, apunta a un origen más profundo.

En un corte microscópico polarizado cruzado de una muestra de núcleo, el cristal azul y amarillo que puede verse es titanio-augita, rodeado por una masa de minerales del suelo, que incluyen feldespatos, flogopita, espinela, perovskita y apatita. Este conjunto sugiere que la fuente del manto, rica en agua, produjo esta lava. Crédito: Gazel Lab

El modelado numérico ayudó a determinar que el escenario más probable es una perturbación en la zona de transición, lo que provocó que el material se fundiera y se filtrara hacia la superficie.

Es un resultado que podría ayudar a identificar más volcanes que pueden haberse originado en esas oscuras profundidades, y ayudar a comprender los procesos geológicos que dieron forma a nuestro planeta.

Gazel agregó:

Con este trabajo podemos demostrar que la zona de transición de la Tierra es un reservorio químico extremo. Ahora estamos comenzando a reconocer su importancia en términos de geodinámica global e incluso vulcanismo”.

El estudio científico ha sido publicado en la revista Nature.