Os cientistas descobriram que um dos eventos vulcânicos mais extremos da história da Terra fez mais do que construir um vasto planalto subaquático. Também mudou a estrutura e a química da placa oceânica abaixo dela.
Uma equipe de pesquisa liderada pelo professor Azusa Shito da Universidade de Ciências de Okayama, que trabalhou com o professor associado Akira Ishikawa do Instituto de Ciências de Tóquio e o professor Masaka Yoshikawa da Universidade de Hiroshima, usou ondas sísmicas para estudar a estrutura profunda abaixo do planalto Ontong de Java. Os seus resultados sugerem que enormes volumes de magma foram empurrados através da placa existente, criando redes de intrusões verticais e transformando quimicamente a rocha circundante.
As descobertas foram publicadas em Cartas de Pesquisa Geofísica.
Uma estrutura oculta sob o Ontong Plateau de Java
A placa oceânica abaixo do Planalto Ontong Java (OJP) não parece ter a estrutura relativamente simples esperada de uma placa oceânica típica. Em vez disso, os investigadores encontraram evidências de um interior composto que consiste em camadas horizontais atravessadas por enxames de caminhos verticais de magma.
Esses membros verticais são conhecidos como diques. Os diques são formados quando a rocha derretida abre caminho através das rachaduras e depois esfria dentro delas. Grandes grupos destas intrusões, chamados enxames de diques, podem preservar um registo de intensa actividade vulcânica muito depois de o magma ter solidificado.
A equipe também encontrou velocidades anormalmente baixas de ondas sísmicas na laje. Isto sugere que o magma que sobe das profundezas da Terra não passou simplesmente pela placa. Provavelmente também mudou a química da placa.
O maior planalto oceânico da Terra
O Planalto Ontong Java (OJP) fica abaixo do oeste do Oceano Pacífico e é o maior planalto oceânico do mundo. Os planaltos oceânicos são enormes áreas elevadas do fundo do mar formadas pela erupção de grandes quantidades de lava.
O OJP formou-se há aproximadamente 110-120 milhões de anos, durante um período de extremo vulcanismo submarino. Este evento é considerado a maior erupção vulcânica conhecida na história da Terra.
Os cientistas especularam que a erupção liberou calor, gases e material vulcânico suficientes para perturbar seriamente o meio ambiente global. Também pode ter contribuído para extinções em massa ao alterar a química do oceano, o clima e a quantidade de oxigénio disponível na água do mar.
Pesquisas recentes sugerem que o evento vulcânico pode ter sido desencadeado por uma pluma termoquímica subindo das profundezas do manto. Uma pluma do manto é uma coluna de material excepcionalmente quente que sobe pelo interior da Terra. Uma pluma termoquímica também é quimicamente distinta do manto que a rodeia e pode transportar material reciclado da antiga crosta oceânica.
Embora tais plumas possam produzir enormes quantidades de magma, os cientistas não compreenderam completamente como é que este magma afecta a placa oceânica que já existe acima dela.
Ondas sísmicas revelam o interior da placa
Para estudar a laje abaixo do OJP, os pesquisadores estudaram sinais sísmicos de alta frequência chamados ondas Po e So. As ondas foram registradas por sismógrafos de fundo oceânico localizados ao redor do planalto e por instrumentos instalados em ilhas oceânicas próximas.
As ondas Po e So viajam através das placas oceânicas, não apenas através do manto circundante. Como a sua velocidade e força dependem das rochas pelas quais passam, podem revelar camadas ocultas, falhas e outras estruturas nas profundezas do fundo do mar.
Em condições normais, as ondas Po e So são produzidas quando as ondas P e S são repetidamente espalhadas por estruturas em camadas dentro da placa oceânica. Esta dispersão múltipla permite que os sinais viajem vários milhares de quilómetros.
As ondas registradas perto do OJP comportaram-se de maneira incomum. As ondas Po moveram-se pela região de forma eficiente, enquanto as ondas So enfraqueceram dramaticamente.
Esta diferença forneceu uma pista importante de que a placa abaixo do planalto tem uma estrutura interna mais complexa do que a maioria das placas oceânicas.
Antigos canais de magma cruzam a placa
Os cientistas usaram simulações de ondas sísmicas para determinar que tipo de estrutura poderia estar produzindo os padrões de ondas observados.
Seus resultados mostram que a laje contém estruturas em camadas (laminação horizontal) atravessadas por massas de diques (intrusão vertical). A estratificação horizontal permite que algumas ondas sísmicas percorram longas distâncias, enquanto intrusões verticais perturbam e atenuam outras.
A descoberta fornece evidências de que o magma subiu através da placa oceânica existente ao longo de muitos caminhos separados. Juntos, esses caminhos formaram uma vasta rede subterrânea sob o planalto ascendente.
O magma pode mudar a química da placa
A equipe descobriu outra diferença significativa entre o OJP e as placas oceânicas normais. As ondas Po e So moveram-se muito mais lentamente sob o planalto.
As ondas sísmicas tendem a desacelerar quando passam por rochas mais quentes, menos rígidas, fraturadas ou quimicamente diferentes do material típico do manto. Os investigadores concluíram que a estrutura por si só não pode explicar completamente as velocidades invulgarmente baixas.
Eles sugerem que o magma de uma pluma termoquímica subiu através da placa, criou enxames de diques e depois reagiu com as rochas do manto circundantes. Este processo causou uma modificação química (isto é, refertilização) da placa.
A fertilização ocorre quando o magma restaura componentes químicos nas rochas do manto que foram anteriormente perdidos durante a fusão parcial. O manto é composto principalmente por uma rocha chamada peridotito. Quando parte dessa rocha derrete, alguns elementos são removidos junto com o material fundido. Posteriormente, o magma pode trazer de volta esses componentes, alterando o conteúdo mineral e as propriedades físicas da rocha.
Erupções gigantescas podem transformar placas oceânicas
Os resultados mostram que eventos vulcânicos massivos podem fazer muito mais do que cobrir o fundo do mar com espessas camadas de lava. O magma que sobe das profundezas da Terra pode destruir uma placa oceânica, formar redes ramificadas de diques e alterar a composição química da própria placa.
Este modelo de modificação físico-química pode melhorar a compreensão dos cientistas sobre como as placas oceânicas se desenvolvem e como as grandes províncias vulcânicas alteram o interior da Terra.
O estudo foi publicado na Geophysical Research Letters.
As principais conclusões
- A placa oceânica abaixo do Planalto Ontong Java (OJP) tem uma estrutura complexa que consiste em camadas horizontais atravessadas por multidões de diques.
- Ondas sísmicas excepcionalmente lentas indicam que o magma de uma pluma termoquímica alterou quimicamente a placa.
- Os dados obtidos mostram que a atividade vulcânica em grande escala pode alterar significativamente a estrutura física e a composição química da placa oceânica.
Notas
Pluma termoquímica:
Uma pluma do manto que sobe das profundezas do manto, cuja composição química difere do manto circundante e pode incluir componentes derivados da antiga crosta oceânica.
Reciclagem:
A peridotita no manto torna-se pobre em componentes fundidos quando o fundido produzido pela fusão parcial é extraído. O processo pelo qual os componentes fundidos são reintroduzidos nesse peridotito esgotado é chamado de refertilização.
