As supererupções são alguns dos eventos vulcânicos mais poderosos da Terra. Estas erupções massivas libertam mais de 1.000 quilómetros cúbicos de magma, rochas e cinzas, o que pode afetar seriamente o clima, os ecossistemas e a sociedade humana. Devido ao seu enorme impacto, os cientistas estão a trabalhar para compreender melhor os processos subterrâneos que criam e sustentam estes gigantes vulcânicos.
Pesquisadores do Instituto de Geologia e Geofísica da Academia Chinesa de Ciências (IGGCAS) desenvolveram um modelo tridimensional detalhado do oeste da América do Norte que simula o comportamento atual da litosfera e do manto que flui abaixo dela. O seu trabalho revela uma nova explicação sobre como o magma se forma sob os supervulcões.
As descobertas foram publicadas em Ciência.
Repensando como os supervulcões armazenam magma
Durante anos, os cientistas acreditaram que os supervulcões continham câmaras grandes e de longa vida, cheias principalmente de magma líquido. De acordo com esta visão tradicional, o magma de baixa densidade acumula-se gradualmente na crosta, aumentando a pressão até que a rocha circundante se fracture, desmorone e, eventualmente, exploda.
No entanto, cada vez mais evidências sugerem que os supervulcões activos não contêm estes reservatórios de fluidos persistentes. Em vez disso, o magma parece espalhar-se por vastas regiões de rocha parcialmente derretida, conhecidas como sistemas de “lama de magma”. Estas zonas de lama podem estender-se através de grande parte da camada exterior da Terra (a litosfera), criando uma estrutura subterrânea muito diferente da que se pensava anteriormente.
A litosfera é a camada externa sólida e fria da Terra que inclui a crosta e o manto superior. Abaixo dela fica a astenosfera, uma camada mais quente e dúctil que flui lentamente ao longo do tempo geológico.
Pesquisas recentes sugerem que o magma que alimenta os supervulcões se origina na astenosfera superior (o manto raso logo abaixo da litosfera). No entanto, exatamente como esse material derrete permanece incerto. À medida que a rocha derretida sobe para a litosfera, ela se mistura com a rocha sólida circundante e forma uma pasta ígnea altamente viscosa. Estas lamas são muito mais espessas e menos móveis do que o magma líquido, tornando difícil explicar como podem causar supererupções apenas através da simples flutuabilidade.
Ao contrário das câmaras de magma concentradas propostas em modelos mais antigos, estas lamas estão espalhadas por toda a litosfera.
Yellowstone como um laboratório natural
A caldeira de Yellowstone, no oeste dos Estados Unidos, é um dos supervulcões mais famosos do mundo. Sofreu duas supererupções nos últimos 2,1 milhões de anos, tornando-se um local importante para estudar o comportamento de sistemas vulcânicos gigantes.
Estudos anteriores mostraram que Yellowstone contém um sistema de magma grande e de longa vida que se estende pela litosfera e mergulha para sudoeste. A pesquisa também sugere que um corpo de magma menor e rico em fluido, semelhante ao conceito clássico de câmara de magma, só pode se formar por um curto período de tempo antes de entrar em erupção.
Embora os cientistas tenham aprendido muito sobre a estrutura interna de Yellowstone, as forças mais profundas responsáveis pela criação e manutenção deste sistema permanecem obscuras.
“Vento do manto” sob a América do Norte
Usando o seu novo modelo geodinâmico, os investigadores descobriram que o magma de Yellowstone é fornecido por uma astenosfera rasa, em vez de uma pluma profunda do manto que se eleva do interior da Terra.
De acordo com o modelo, um “vento do manto” que se move para leste carrega material astenosférico quente para Yellowstone. Este vento do manto é gerado pela subducção contínua da placa Farallon, cujos remanescentes permanecem nas profundezas da América do Norte central e oriental.
Ao contrário dos ventos na atmosfera, este vento do manto consiste no amplo movimento horizontal de rochas quentes e de fluxo lento no manto terrestre.
À medida que este material flutuante se move sob o continente, ele é puxado para baixo da espessa litosfera. Como resultado do estiramento, criam-se condições que favorecem o derretimento descompressivo, formando magma. A descoberta desafia a ideia de longa data de que Yellowstone fica acima de uma pluma profunda do manto que se eleva da interface núcleo-manto.
Como as forças profundas moldam o sistema ígneo de Yellowstone
O estudo também mostra que os ventos do manto ajudam a determinar a forma e a evolução do vasto sistema magmático de Yellowstone.
O fluxo do manto para o leste pressiona a espessa raiz litosférica localizada a leste de Yellowstone. Ao mesmo tempo, a litosfera flutuante no oeste cria a força oposta. Juntas, estas forças concorrentes efetivamente “rasgam” a litosfera continental, criando um canal que mergulha para sudoeste abaixo de Yellowstone.
Este conduíte serve como um caminho eficiente para o magma subir, mover-se e desenvolver-se na litosfera. Como resultado, desempenha um papel importante no controle da estrutura e no desenvolvimento a longo prazo do sistema magmático de Yellowstone.
Os resultados do modelo correspondem de perto às observações geofísicas e geoquímicas independentes coletadas na região.
Nova visão sobre a formação de supervulcões
Os pesquisadores dizem que seu estudo fornece a explicação mais completa até o momento sobre como grandes sistemas de magma se formam sob os supervulcões. O modelo liga a geração de magma na astenosfera à sua acumulação em toda a litosfera, conectando processos que antes eram difíceis de explicar dentro de uma única estrutura.
O trabalho também identifica um mecanismo físico capaz de suportar os grandes e duradouros sistemas de lama de magma, comuns a muitos supervulcões em todo o mundo.
