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Terremotos e vulcanismo ocorrem como resultado das placas tectônicas. O movimento das próprias placas tectônicas é amplamente impulsionado pelo processo conhecido como subducção. A questão de como novas zonas de subducção ativas surgem, no entanto, ainda está em debate. Um exemplo disso é o arco vulcânico das Pequenas Antilhas no Caribe. Uma equipa de investigação, incluindo os geofísicos Dr. Nicolas Riel e o Professor Boris Kaus, da Universidade Johannes Gutenberg de Mainz (JGU), bem como investigadores da Universidade de Lisboa (ULisboa), desenvolveram recentemente modelos que simularam as ocorrências na região das Caraíbas durante o Cretácico, quando uma subducção evento no Pacífico Oriental levou à formação de uma nova zona de subducção no Atlântico. As simulações de computador mostram como a colisão do antigo planalto caribenho com o arco das Grandes Antilhas contribuiu para a criação dessa nova zona de subducção atlântica. Cerca de 86 milhões de anos atrás, os processos desencadeados posteriormente resultaram em um grande fluxo de manto e, portanto, no desenvolvimento da grande província ígnea do Caribe.
Subducção como força motriz da tectônica de placas
A subducção é um processo geológico no qual a litosfera oceânica fria, que faz parte da camada rochosa e com cerca de 100 quilômetros de espessura do planeta, corre para a borda de uma placa continental e desliza por baixo dela para ser reciclada de volta ao manto da Terra. Juntamente com a liberação de material quente do manto na forma de plumas do manto e a geração de novos pisos oceânicos nas dorsais oceânicas, os eventos de subducção formam a espinha dorsal das placas tectônicas. No entanto, é amplamente desconhecido como as zonas de subducção ativas se formam, principalmente porque existem muito poucos exemplos de iniciação de subducção em andamento atualmente aqui na Terra. Pensando nisso, o Dr. Nicolas Riel e o professor Boris Kaus, do Instituto de Geociências da JGU, decidiram investigar as condições geodinâmicas que teriam predominado na região do Caribe no final do período Cretáceo. “Em termos de placas tectônicas, o Caribe é um local particularmente interessante”, disse o professor Boris Kaus, chefe do grupo de Geodinâmica e Geofísica da Universidade de Mainz. A região do Caribe pode ser vista como uma espécie de laboratório natural no qual, ao longo de milhões de anos, as placas tectônicas resultaram na transferência de uma zona de subducção do Pacífico para o Atlântico. Isso foi associado a uma atividade magmática muito extensa que representou a origem da grande província ígnea do Caribe (ou CLIP para abreviar). Esta estrutura de rocha magmática é agora o centro da placa caribenha.
Para suas simulações de computador, os pesquisadores selecionaram um ponto no tempo 140 milhões de anos atrás, quando a chamada placa de Farallon, uma antiga placa principal no Pacífico Oriental, começou a se mover para o leste e subductar abaixo da margem sul-americana, mudando assim o antigo Caribe planalto na direção da trincheira Farallon. Cerca de 135 milhões de anos atrás, o antigo planalto caribenho entrou em colisão com a placa proto-caribenha. Como as simulações mostraram, a subducção da placa Farallon foi temporariamente interrompida enquanto a subducção da placa proto-caribenha foi iniciada. Várias fases subseqüentes se seguiram ao longo de um período de cerca de 50 milhões de anos, incluindo a subducção renovada da placa de Farallon no extremo oeste do antigo planalto, a formação de uma pluma de manto e a transferência do arco das Grandes Antilhas para o recuo dos protótipos. Prato caribenho.
A subducção simultânea de duas placas forçou parte do manto para cima
“Com a ajuda de nossas simulações de computador, podemos entender melhor o processo físico”, acrescentou o Dr. Nicolas Riel, principal autor do artigo correspondente publicado recentemente na Natureza Comunicações. “Ficamos todos surpresos com os resultados que mostram que 90 a 86 milhões de anos atrás, a renovação da subducção da placa Farallon levou a um grande fluxo de manto, desencadeando a formação de uma pluma. Isso produziu uma enorme quantidade de magma.” Esse material de rocha fundida aumentou a espessura da crosta da placa caribenha, chegando a 22 quilômetros de profundidade, portanto de 8 a 10 quilômetros mais espessa que o padrão da crosta oceânica. Anteriormente, assumiu-se que a pluma do manto induziu a renovação da subducção da placa Farallon.
“Estamos na situação única de poder realizar simulações muito realistas”, disse Boris Kaus. Sua equipe é um dos poucos grupos em todo o mundo que pode usar modelagem de supercomputador para testar a plausibilidade de suas suposições físicas e, assim, analisar quais eventos tectônicos de placas realmente ocorreram no Caribe. Para seus cálculos complexos, os pesquisadores tiveram acesso ao supercomputador MOGON II operado pela Johannes Gutenberg University Mainz e pelo Helmholtz Institute Mainz (HIM), um dos computadores de alto desempenho mais rápidos do mundo.
Pesquisa sob a égide do TeMaS
A pesquisa geofísica foi realizada sob a égide da plataforma de pesquisa Terrestrial Magmatic Systems (TeMaS), um projeto conjunto das universidades de Mainz, Frankfurt e Heidelberg. O TeMaS coordena pesquisas interdisciplinares sobre processos magmáticos no sentido mais amplo, desde a geração do magma no manto terrestre até sua erupção em vulcões e como isso afeta a atmosfera e o clima. TeMaS é uma área de pesquisa de alto potencial da JGU, financiada pelo Ministério da Ciência e Saúde da Renânia-Palatinado.
Boris Kaus é chefe do grupo de Geodinâmica e Geofísica do JGU Institute of Geosciences. Em 2018, ele recebeu um ERC Consolidator Grant, um dos prêmios de financiamento mais ricos da UE, para apoiar sua pesquisa em processos magmáticos. Como parte do projeto ERC MAGMA, abreviação de “Melting And Geodynamic Models of Ascent”, Kaus e sua equipe desenvolveram modelos numéricos que lhes permitiram simular eventos magmáticos. O geofísico também é Fellow do Gutenberg Research College (GRC) da JGU.
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