Diagramma schematico che mostra la geometria di una tipica zona di subduzione e la produzione di vulcani ad arco. Credito:Xiaotao Yang
Tra i sismologi, la geologia della costa dell'Alaska ricca di terremoti e vulcani dalle Isole Aleutine a sud-est è affascinante, ma non ben compreso. Ora, con strumenti più sofisticati di prima, un team dell'Università del Massachusetts Amherst riporta nuovi dettagli inaspettati sulle placche tettoniche dell'area e sulle loro relazioni con i vulcani.
Tettonica a zolle:il costante movimento sotterraneo delle piattaforme continentali e oceaniche, è spesso caratterizzato da "zone di subduzione" dove le placche si scontrano, uno di solito scivola sotto l'altro. Molte sono le principali regioni soggette a terremoti e vulcani.
L'autore principale Xiaotao Yang afferma:"Per molto tempo, si pensava che l'intera regione centrale dell'Alaska avesse una semplice piastra di subduzione. Quello che abbiamo scoperto è che in realtà ci sono due grandi lastre di subduzione. È una sorpresa vedere differenze tra queste due lastre e i materiali del mantello associati." Nel complesso, Yang dice che la nuova ricerca mostra, "ci sono molte più sottigliezze e variazioni che non avevamo mai visto prima."
Yang, che ha fatto questo lavoro a UMass Amherst con il co-autore Haiying Gao, ora è alla facoltà della Purdue University. Scrivendo nel Journal of Geophysical Research:Solid Earth , sottolineano che l'Alaska centrale è "un luogo ideale per studiare la segmentazione della subduzione e la sua correlazione con la distribuzione dei vulcani" perché "non è chiaro cosa controlli la distribuzione dei vulcani ad arco".
Yang afferma che il loro studio evidenzia quanto possa essere complessa una zona di subduzione e come questa complessità possa controllare la distribuzione dei vulcani. Aiuta anche a chiarire una questione di vecchia data in sismologia:cosa determina se i vulcani sono presenti e se sono in un arco lineare, o in grappoli. Yang dice che dipende in parte dal fatto che le rocce profonde nel mantello sopra la lastra in subduzione si fondono in magma, e come il magma viene immagazzinato nella crosta.
Per le loro indagini, Yang e Gao hanno usato una potente tecnica di imaging sismico che secondo Yang è simile a una TAC medica della Terra. Con esso, hanno costruito un modello dettagliato di velocità sismica del margine Aleutino-Alaska dalla crosta al mantello più alto. La velocità sismica si riferisce alla velocità con cui un'onda sismica viaggia attraverso un materiale come il magma o la crosta. Le onde viaggiano più lentamente attraverso la bassa densità, materiale a bassa velocità rispetto alle rocce circostanti, Per esempio, lui dice.
Il nuovo modello dei ricercatori rivela più lastre discendenti, con varie velocità sismiche, spessori e angoli di immersione, loro scrivono. Yang aggiunge, "Una volta che abbiamo avuto modo di osservare i due vulcani centrali dell'Alaska per la prima volta in un modo davvero preciso, quello che vediamo è un sistema di subduzione molto più complicato di quanto conoscessimo prima. Queste nuove informazioni sulla complessità ci aiutano a capire la distribuzione dei vulcani in Alaska. È tutto più complicato di quanto gli strumenti potessero mostrarci prima, " Aggiunge.
Le loro scoperte aiutano a spiegare perché c'è un'interruzione nell'arco di vulcani chiamato Denali Volcanic Gap, Yang dice. Al di sotto c'è una regione a forma di cuneo di materiale ad alta velocità sismica sopra la piastra di subduzione ma sotto il mantello. È relativamente freddo e secco senza sciogliersi, il che spiega perché non c'è nessun vulcano nella regione.
Modelli schematici che illustrano il diverso magmatismo lungo la zona di subduzione dell'Alaska attraverso le principali aree vulcaniche e il gap vulcanico di Denali. I modelli si basano sulle principali osservazioni sismiche del nostro modello di velocità, corrispondenti ai profili di velocità verticale. Questa cifra è stata modificata dalla Figura 11 nel documento pubblicato, fornito dall'autore. Credito:Xiaotao Yang
Al contrario, il gruppo di vulcani nel campo vulcanico di Wrangell non ha la stessa firma, Aggiunge. I vulcani Wrangell hanno materiale a velocità sismica decisamente bassa nella crosta. È un serbatoio di magma piuttosto grande che potrebbe spiegare perché sono in un ammasso invece che in un arco, Yang dice, anche se "il fatto che sia lì aiuta a spiegare da dove proveniva il magma per le eruzioni passate".
Questo studio è stato reso possibile dalla serie di sensori sismici della National Science Foundation (NSF) in Alaska, parte del suo programma EarthScope Transportable Array (http://www.usarray.org), Note Yang. Il suo co-autore Gao ha ricevuto finanziamenti per l'avvio da UMass Amherst e una borsa di studio NSF CAREER. Hanno anche utilizzato risorse computazionali presso il Massachusetts Green High Performance Computing Center di Holyoke.
Yang afferma che il loro lavoro contribuisce alla comprensione da parte dei sismologi della distribuzione dei vulcani nelle Cascades nel nord-ovest del Pacifico, Sud America e Sud Pacifico. Spera di proseguire con analisi più dettagliate dei serbatoi di magma nella crosta, come vengono alimentati i vulcani e, in particolare, se i vulcani delle Aleutine hanno magma nella crosta.
