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Dez anos atrás, Samer Naif fez uma descoberta inesperada no manto da Terra: um bolsão estreito, supostamente preenchido com magma, escondido cerca de 60 quilômetros abaixo do fundo do mar da Placa Cocos.
Os derretimentos do manto são flutuantes e normalmente flutuam em direção à superfície – pense em vulcões submarinos que entram em erupção para formar cadeias de ilhas. Mas a imagem de Naif mostrou uma fatia clara de rocha semi-fundida: fusões parciais de baixo grauainda imprensado na base da placa, cerca de 37 milhas abaixo do fundo do oceano.
Então, a observação forneceu uma explicação de como as placas tectônicas podem deslizar gradualmente, lubrificadas pelo derretimento parcial. O estudo também “levantou várias questões sobre por que o magma é armazenado em um canal fino – e de onde o magma se originou”, diz Naif, professor assistente da Escola de Ciências da Terra e Atmosféricas do Instituto de Tecnologia da Geórgia.
Colegas pesquisadores passaram a compartilhar interpretações concorrentes para a causa do canal – incluindo estudos que argumentaram contra a necessidade de magma para explicar a observação.
Então Naif foi direto à fonte.
“Basicamente, fui em uma caçada de vários anos, semelhante a uma história de detetive de Sherlock Holmes, procurando por pistas de magmas do manto que observamos pela primeira vez em 2013. Natureza estudo”, diz ele. “Isso envolveu reunir evidências de várias fontes independentes, incluindo dados geofísicos, geoquímicos e geológicos (amostragem direta do fundo do mar).”
Agora, os resultados dessa busca são detalhados em um novo Avanços da Ciência artigo, “Magmatismo intraplaca episódico alimentado por um canal de fusão de longa duração da origem da pluma distal”, de autoria de Naif e pesquisadores do US Geological Survey no Woods Hole Coastal and Marine Science Center, Northern Arizona University, Lamont-Doherty Earth Observatory of Columbia University, o Departamento de Geologia e Geofísica da Woods Hole Oceanographic Institution e a GNS Science de Lower Hutt, Nova Zelândia.
Zerando em
Uma placa oceânica relativamente jovem – com cerca de 23 milhões de anos – a Placa Cocos traça a costa oeste da América Central, virando para o oeste até a Placa do Pacífico, depois para o norte para encontrar a Placa Norte-Americana na costa do Pacífico do México.
O deslizamento entre essas duas placas causou o devastador terremoto da Cidade do México em 1985 e o terremoto de Chiapas em 2017, enquanto uma subducção semelhante entre as placas de Cocos e do Caribe resultou no tsunami e terremoto de 1992 na Nicarágua e nos terremotos de El Salvador em 2001.
Os cientistas estudam as bordas dessas placas oceânicas para entender a história e a formação de cadeias vulcânicas – e para ajudar pesquisadores e agências a se prepararem melhor para futuros terremotos e atividades vulcânicas.
É nessa área ativa que Naif e seus colegas pesquisadores começaram recentemente a documentar uma série de intrusões magmáticas logo abaixo do fundo do mar, na mesma área em que a equipe detectou o canal de magma pela primeira vez em 2013.
Sondando as profundezas
Para o novo estudo, a equipe combinou resultados geofísicos, geoquímicos e de perfuração do fundo do mar com dados de reflexão sísmica, uma técnica usada para visualizar camadas de sedimentos e rochas abaixo da superfície. “Isso nos ajuda a ver a geologia onde não podemos ver com nossos próprios olhos”, explica Naif.
Primeiro, os pesquisadores observaram uma abundância de magmatismo intraplaca generalizado. “Vulcanismo onde não é esperado”, diz Naif, “basicamente longe dos limites das placas: zonas de subducção e cordilheiras meso-oceânicas”.
Pense no Havaí, onde “uma pluma de manto de material quente e ascendente derrete durante sua ascensão e, em seguida, forma a cadeia vulcânica do Havaí no meio do Oceano Pacífico”, assim como na Placa Cocos, onde a equipe imaginou o vulcanismo alimentado por magma no limite litosfera-astenosfera – a base das placas tectônicas deslizantes.
“Abaixo está o manto de convecção”, acrescenta Naif. “As placas tectônicas estão se movendo na superfície da Terra porque estão deslizando na astenosfera abaixo delas.”
Os pesquisadores também descobriram que este canal abaixo da litosfera é regionalmente extenso – mais de 100.000 quilômetros quadrados – e é uma “característica de vida longa que se originou da pluma de Galápagos”, uma pluma de manto que formou as ilhas vulcânicas de Galápagos, fornecendo derretimento para uma série de eventos vulcânicos ao longo dos últimos 20 milhões de anos, e persistindo até hoje.
É importante ressaltar que o novo estudo também sugere que esses canais de fusão alimentados por plumas podem ser fontes amplas e duradouras para o próprio magmatismo intraplaca – bem como para metassomatismo do mantoque acontece quando o manto da Terra reage com fluidos para formar um conjunto de minerais das rochas originais.
Conectando os pontos (hot spot)
“Isso confirma que o magma estava lá no passado – e parte dele vazou pelo manto e entrou em erupção perto do fundo do mar”, diz Naif, “na forma de intrusões de soleiras e montes submarinos: basicamente vulcões localizados no fundo do mar”.
O trabalho também fornece evidências convincentes de que o magma ainda pode ser armazenado no canal. “O mais surpreendente é que o magma em erupção tem uma impressão digital química que liga sua fonte à pluma do manto de Galápagos”.
“Aprendemos que o canal de magma existe há pelo menos 20 milhões de anos e, ocasionalmente, parte desse magma vaza para o fundo do mar, onde entra em erupção vulcânica”, acrescenta Naif.
A fonte de magma identificada pela equipe, a Galápagos Plume, “está a mais de 1.000 quilômetros de distância de onde detectamos esse vulcanismo. Não está claro como o magma pode permanecer no manto por tanto tempo, apenas para vazar esporadicamente. “
Procuram-se caçadores de plumas
A evidência que a equipe compilou é “realmente bastante sutil e requer um estudo detalhado e cuidadoso de um conjunto de observações do fundo do mar para conectar os pontos”, diz Naif. “Basicamente, os sinais de tal vulcanismo, embora sejam bastante claros aqui, também requerem dados de alta resolução e vários tipos diferentes de dados para poder detectar essas características sutis do fundo do mar”.
Então, “se podemos ver essas pistas sutis de vulcanismo aqui”, explica Naif, “isso significa que uma análise cuidadosa e semelhante de dados de alta resolução em outras partes do fundo do mar pode levar a descobertas semelhantes de vulcanismo em outros lugares, causadas por outras plumas do manto. .”
“Existem inúmeras plumas de manto espalhadas por todo o planeta. Também existem numerosos montes submarinos – pelo menos 100.000 deles! – cobrindo o fundo do mar, e ninguém sabe quantos deles se formaram no meio das placas tectônicas por causa do magma. provenientes de distantes plumas do manto que vazaram para a superfície.”
Naif espera continuar essa busca, do fundo do mar à astenosfera.
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