Bermuda ha un passato vulcanico unico. Circa 30 milioni di anni fa, un disturbo nella zona di transizione del mantello ha fornito il magma per formare le fondamenta vulcaniche ora dormienti su cui si trova l'isola. Credito:Wendy Kenigsberg/Clive Howard – Cornell University, modificato da Mazza et al. (2019)
Molto al di sotto delle spiagge di sabbia rosa delle Bermuda e delle maree turchesi, i geoscienziati hanno scoperto la prima prova diretta che il materiale proveniente dalle profondità della zona di transizione del mantello terrestre, uno strato ricco di acqua, cristalli e roccia fusa, possono penetrare in superficie per formare vulcani.
Gli scienziati sanno da tempo che i vulcani si formano quando le placche tettoniche (che viaggiano sul mantello terrestre) convergono, o come risultato di pennacchi di mantello che salgono dal confine nucleo-mantello per creare punti caldi sulla crosta terrestre. Ma ottenere prove che il materiale proveniente dalla zona di transizione del mantello, tra 250 e 400 miglia (440-660 km) sotto la crosta del nostro pianeta, possa causare la formazione di vulcani è una novità per i geologi.
"Abbiamo trovato un nuovo modo per creare vulcani. Questa è la prima volta che abbiamo trovato una chiara indicazione dalla zona di transizione nel profondo del mantello terrestre che i vulcani possono formarsi in questo modo, ", ha affermato l'autore senior Esteban Gazel, professore associato presso il Dipartimento di Scienze della Terra e dell'Atmosfera della Cornell University. La ricerca pubblicata su Natura .
"Ci aspettavamo che i nostri dati mostrassero che il vulcano era una formazione di pennacchi di mantello, una risalita dal mantello più profondo, proprio come alle Hawaii, " disse Gazel. Ma 30 milioni di anni fa, un disturbo nella zona di transizione ha causato una risalita di materiale magmatico in superficie, formando un vulcano ora dormiente sotto l'Oceano Atlantico e poi formando Bermuda.
Usando un 2, Carotaggio di 600 piedi (oltre 700 metri), perforato nel 1972, ospitato presso la Dalhousie University, Nuova Scozia—co-autrice Sarah Mazza dell'Università di Münster, in Germania, valutato la sezione d'urto per gli isotopi, oligoelementi, evidenza di contenuto di acqua e altro materiale volatile. La valutazione ha fornito un quadro geologico, storia vulcanica delle Bermuda.
"All'inizio ho sospettato che il passato vulcanico delle Bermuda fosse speciale, poiché ho campionato il nucleo e ho notato le diverse trame e la mineralogia conservate nelle diverse colate laviche, " Ha detto Mazza. "Abbiamo rapidamente confermato gli estremi arricchimenti nelle composizioni di oligoelementi. È stato emozionante rivedere i nostri primi risultati... i misteri delle Bermuda hanno iniziato a svelarsi".
In una fetta microscopica polarizzata in modo incrociato di un campione di carota, il cristallo blu e giallo è titanio-augite, circondato da una massa macinata di minerali, che includono feldspati, flogopite, spinello, perovskite e apatite. Questo assemblaggio suggerisce che la sorgente del mantello, ricca di acqua, abbia prodotto questa lava. Credito:Gazel Lab/Fornito
Dai campioni di base, il gruppo ha rilevato firme geochimiche dalla zona di transizione, che includeva quantità maggiori di acqua racchiusa nei cristalli rispetto a quelle trovate nelle zone di subduzione. L'acqua nelle zone di subduzione viene riciclata sulla superficie terrestre. C'è abbastanza acqua nella zona di transizione per formare almeno tre oceani, secondo Gazel, ma è l'acqua che aiuta la roccia a sciogliersi nella zona di transizione.
I geoscienziati hanno sviluppato modelli numerici con Robert Moucha, professore associato di Scienze della Terra presso la Syracuse University, scoprire un disturbo nella zona di transizione che probabilmente ha costretto il materiale da questo profondo strato di mantello a fondersi e percolarsi in superficie, ha detto Gazel.
Nonostante più di 50 anni di misurazioni isotopiche nelle lave oceaniche, gli isotopi peculiari ed estremi misurati nel nucleo lavico delle Bermuda non erano stati osservati prima. Ancora, queste composizioni isotopiche estreme hanno permesso agli scienziati di identificare l'unica fonte della lava.
"Se iniziamo a guardare con più attenzione, Credo che troveremo queste firme geochimiche in più posti, " ha detto il co-autore Michael Bizimis, professore associato presso l'Università della Carolina del Sud.
Gazel ha spiegato che questa ricerca fornisce una nuova connessione tra lo strato della zona di transizione e i vulcani sulla superficie della Terra. "Con questo lavoro possiamo dimostrare che la zona di transizione della Terra è un serbatoio chimico estremo, " ha detto Gazel. "Stiamo iniziando solo ora a riconoscere la sua importanza in termini di geodinamica globale e persino di vulcanismo".
Ha detto Gazel:"Il nostro prossimo passo è esaminare più posizioni per determinare la differenza tra i processi geologici che possono provocare vulcani intraplacca e determinare il ruolo della zona di transizione del mantello nell'evoluzione del nostro pianeta".
