penna, sull'isola di Statia. Una delle isole delle Piccole Antille. Credito:Dr George Cooper
In un nuovo studio, pubblicato sulla rivista Natura , un team internazionale di scienziati fornisce la prima prova conclusiva che collega direttamente il ciclo delle acque profonde della Terra e le sue espressioni con la produttività magmatica e l'attività sismica.
Acqua (H 2 O) e altri volatili (es. CO 2 e zolfo) che attraversano le profondità della Terra hanno svolto un ruolo chiave nell'evoluzione del nostro pianeta, anche nella formazione dei continenti, l'inizio della vita, la concentrazione delle risorse minerarie, e la distribuzione dei vulcani e dei terremoti.
zone di subduzione, dove le placche tettoniche convergono e una placca affonda sotto l'altra, sono le parti più importanti del ciclo, con grandi volumi di acqua che entrano ed escono, principalmente attraverso eruzioni vulcaniche. Ancora, come (e quanta) l'acqua viene trasportata per subduzione, e il suo effetto sui rischi naturali e sulla formazione delle risorse naturali, è stato storicamente poco compreso.
Autore principale dello studio, Il dottor George Cooper, Ricercatore onorario presso la School of Earth Sciences dell'Università di Bristol, disse:"Mentre le placche viaggiano da dove sono state create per la prima volta sulle dorsali oceaniche alle zone di subduzione, l'acqua del mare entra nelle rocce attraverso le fessure, difetti e legandosi ai minerali. Quando si raggiunge una zona di subduzione, il piatto che affonda si scalda e si schiaccia, con conseguente rilascio graduale di parte o di tutta la sua acqua. Quando l'acqua viene rilasciata, abbassa il punto di fusione delle rocce circostanti e genera magma. Questo magma è galleggiante e si muove verso l'alto, portando infine a eruzioni nell'arco vulcanico sovrastante. Queste eruzioni sono potenzialmente esplosive a causa dei volatili contenuti nel fuso. Lo stesso processo può innescare terremoti e può influenzare proprietà chiave come la loro magnitudo e se innescano tsunami o meno".
Esattamente dove e come vengono rilasciati i volatili e come modificano la roccia ospite rimane un'area di intensa ricerca.
La maggior parte degli studi si è concentrata sulla subduzione lungo l'anello di fuoco del Pacifico. Però, questa ricerca si è concentrata sulla placca atlantica, e più specificamente, l'arco vulcanico delle Piccole Antille, situato all'estremità orientale del Mar dei Caraibi.
"Questa è una delle uniche due zone che attualmente subducono le placche formate da una lenta diffusione. Ci aspettiamo che questa sia idratata in modo più pervasivo ed eterogeneo rispetto alla placca del Pacifico a rapida diffusione, e affinché le espressioni di rilascio dell'acqua siano più pronunciate, " ha detto il Prof. Saskia Goes, Imperial College di Londra.
Il progetto Volatile Recycling in the Lesser Antilles (VoiLA) riunisce un ampio team multidisciplinare di ricercatori tra cui geofisici, geochimici e geodinamici della Durham University, Imperial College di Londra, Università di Southampton, Università di Bristol, Università di Liverpool, Istituto di tecnologia di Karlsruhe, l'Università di Leeds, Il Museo di Storia Naturale, L'Institute de Physique du Globe a Parigi, e l'Università delle Indie Occidentali.
"Abbiamo raccolto dati su due crociere scientifiche marine sulla RRS James Cook, installazioni temporanee di stazioni sismiche che hanno registrato terremoti sotto le isole, lavoro geologico sul campo, analisi chimiche e minerali di campioni di roccia, e modellazione numerica, " ha detto il dottor Cooper.
Per tracciare l'influenza dell'acqua lungo la lunghezza della zona di subduzione, gli scienziati hanno studiato le composizioni di boro e gli isotopi delle inclusioni di fusione (piccole sacche di magma intrappolato all'interno di cristalli vulcanici). Le impronte digitali al boro hanno rivelato che il serpentino minerale ricco di acqua, contenuto nel piatto affondante, è un fornitore d'acqua dominante nella regione centrale dell'arco delle Piccole Antille.
"Studiando queste misurazioni su scala micron è possibile comprendere meglio i processi su larga scala. I nostri dati geochimici e geofisici combinati forniscono l'indicazione più chiara fino ad oggi che la struttura e la quantità di acqua della placca che affonda sono direttamente collegate all'evoluzione vulcanica di l'arco e i rischi associati, " ha detto il prof. Colin Macpherson, Università di Durham
"Le parti più umide della placca discendente sono dove ci sono grandi crepe (o zone di frattura). Facendo un modello numerico della storia della subduzione della zona di frattura sotto le isole, abbiamo trovato un collegamento diretto con le posizioni dei più alti tassi di piccoli terremoti e basse velocità delle onde di taglio (che indicano fluidi) nel sottosuolo, " ha detto il Prof. Saskia Goes.
La storia della subduzione delle zone di frattura ricche di acqua può anche spiegare perché le isole centrali dell'arco sono le più grandi e perché, sulla storia geologica, hanno prodotto più magma.
"Il nostro studio fornisce prove conclusive che collegano direttamente le parti del ciclo di ingresso e uscita dell'acqua e le sue espressioni in termini di produttività magmatica e attività sismica. Ciò può incoraggiare gli studi in altre zone di subduzione per trovare tali strutture di faglia acquifere su la piastra di subduzione per aiutare a comprendere i modelli nei rischi vulcanici e sismici, " ha detto il dottor Cooper.
"In questa ricerca abbiamo scoperto che le variazioni nell'acqua sono correlate alla distribuzione di terremoti più piccoli, ma vorremmo davvero sapere in che modo questo modello di rilascio dell'acqua può influenzare il potenziale - e fungere da sistema di allarme - per terremoti più grandi e possibili tsunami, " ha detto il prof. Colin Macpherson.
