En un nuevo estudio, publicado en la revista Naturaleza , un equipo internacional de científicos proporciona la primera evidencia concluyente que vincula directamente el ciclo del agua de la Tierra profunda y sus expresiones con la productividad magmática y la actividad sísmica.

Agua (H ₂ O) y otros volátiles (por ejemplo, CO ₂ y azufre) que circulan por las profundidades de la Tierra han jugado un papel clave en la evolución de nuestro planeta, incluso en la formación de continentes, el inicio de la vida, la concentración de recursos minerales, y la distribución de volcanes y terremotos.

Zonas de subducción, donde las placas tectónicas convergen y una placa se hunde debajo de otra, son las partes más importantes del ciclo, con grandes volúmenes de agua entrando y saliendo, principalmente a través de erupciones volcánicas. Todavía, cómo (y cuánta) agua se transporta por subducción, y su efecto sobre los peligros naturales y la formación de recursos naturales, históricamente ha sido poco entendido.

Autor principal del estudio, Dr. George Cooper, Investigador honorario de la Facultad de Ciencias de la Tierra de la Universidad de Bristol, dijo:"A medida que las placas viajan desde donde se hicieron por primera vez en las dorsales oceánicas hasta las zonas de subducción, el agua de mar entra en las rocas a través de grietas, fallas y uniéndose a los minerales. Al llegar a una zona de subducción, la placa de hundimiento se calienta y se aprieta, resultando en la liberación gradual de parte o toda su agua. A medida que se libera agua, baja el punto de fusión de las rocas circundantes y genera magma. Este magma es flotante y se mueve hacia arriba, conduciendo finalmente a erupciones en el arco volcánico suprayacente. Estas erupciones son potencialmente explosivas debido a los volátiles contenidos en la masa fundida. El mismo proceso puede desencadenar terremotos y puede afectar propiedades clave como su magnitud y si desencadenan tsunamis o no ".

Exactamente dónde y cómo se liberan los volátiles y cómo modifican la roca huésped sigue siendo un área de intensa investigación.

La mayoría de los estudios se han centrado en la subducción a lo largo del Anillo de Fuego del Pacífico. Sin embargo, esta investigación se centró en la placa atlántica, y mas especificamente, el arco volcánico de las Antillas Menores, ubicado en el borde oriental del Mar Caribe.

"Esta es una de las dos únicas zonas que actualmente subducen placas formadas por propagación lenta. Esperamos que se hidrate de manera más generalizada y heterogénea que la placa del Pacífico de expansión rápida," y para que las expresiones de liberación de agua sean más pronunciadas, "dijo la profesora Saskia Goes, Colegio Imperial de Londres.

El proyecto de Reciclaje Volátil en las Antillas Menores (VoiLA) reúne a un gran equipo multidisciplinario de investigadores, incluidos geofísicos, geoquímicos y geodinámicos de la Universidad de Durham, Colegio Imperial de Londres, Universidad de Southampton, Universidad de Bristol, Universidad de Liverpool, Instituto de Tecnología de Karlsruhe, la Universidad de Leeds, El Museo de Historia Natural, El Instituto de Física del Globo de París, y la Universidad de las Indias Occidentales.

"Recopilamos datos sobre dos cruceros científicos marinos en el RRS James Cook, despliegues temporales de estaciones sísmicas que registraron terremotos debajo de las islas, trabajo de campo geológico, análisis químicos y minerales de muestras de rocas, y modelado numérico, "dijo el Dr. Cooper.

Para rastrear la influencia del agua a lo largo de la zona de subducción, los científicos estudiaron las composiciones de boro y los isótopos de las inclusiones fundidas (pequeñas bolsas de magma atrapado dentro de los cristales volcánicos). Las huellas dactilares de boro revelaron que el mineral rico en agua serpentina, contenido en la placa de hundimiento, es un proveedor dominante de agua para la región central del arco de las Antillas Menores.

"Al estudiar estas mediciones a escala micrométrica es posible comprender mejor los procesos a gran escala. Nuestros datos geoquímicos y geofísicos combinados proporcionan la indicación más clara hasta la fecha de que la estructura y la cantidad de agua de la placa que se hunde están directamente relacionadas con la evolución volcánica de el arco y sus peligros asociados, "dijo el profesor Colin Macpherson, Universidad de Durham

"Las partes más húmedas de la placa descendente son donde hay grietas importantes (o zonas de fractura). Al hacer un modelo numérico de la historia de la subducción de la zona de fractura debajo de las islas, Encontramos un vínculo directo con las ubicaciones de las tasas más altas de pequeños terremotos y velocidades de ondas de corte bajas (que indican fluidos) en el subsuelo, "dijo la profesora Saskia Goes.

La historia de la subducción de zonas de fracturas ricas en agua también puede explicar por qué las islas centrales del arco son las más grandes y por qué, sobre la historia geológica, han producido la mayor cantidad de magma.

"Nuestro estudio proporciona evidencia concluyente que vincula directamente las partes del ciclo de entrada y salida de agua y sus expresiones en términos de productividad magmática y actividad sísmica. Esto puede alentar estudios en otras zonas de subducción para encontrar tales estructuras de fallas con agua en la placa de subducción para ayudar a comprender los patrones de los peligros volcánicos y sísmicos, "dijo el Dr. Cooper.

"En esta investigación encontramos que las variaciones en el agua se correlacionan con la distribución de terremotos más pequeños, pero realmente nos gustaría saber cómo este patrón de liberación de agua puede afectar el potencial —y actuar como un sistema de alerta— para terremotos más grandes y posibles tsunamis. ", dijo el profesor Colin Macpherson.