Modelos de supercomputación han ofrecido una nueva explicación para la geología que subyace a las imágenes sísmicas recientes de los cuerpos de magma debajo del Parque de Yellowstone, en Estados Unidos.
Yellowstone, un supervolcán famoso por erupciones explosivas, grandes calderas y extensos flujos de lava, ha atraído durante años la atención de los científicos que intentan comprender la ubicación y el tamaño de las cámaras de magma que se encuentran debajo. La última erupción formadora de caldera ocurrió hace 630.000 años; el último gran volumen de lava surgió hace 70.000 años.
La corteza debajo del parque se calienta y suaviza mediante infusiones continuas de magma que surgen de una anomalía llamada pluma del manto, similar a la fuente del magma en el volcán Kilauea de Hawai. Enormes cantidades de agua que alimentan los espectaculares géiseres y las aguas termales de Yellowstone enfrían la corteza y evitan que se caliente demasiado.
Con el modelado por computadora, un equipo dirigido por el estudiante de doctorado de la Universidad de Oregón Dylan P. Colón ha arrojado luz sobre lo que está sucediendo a continuación. A profundidades de 5-10 kilómetros, las fuerzas opuestas se contrarrestan entre sí, formando una zona de transición donde rocas frías y rígidas de la corteza superior dan paso a roca caliente, dúctil e incluso parcialmente fundida a continuación, según el estudio publicado en 'Geophysical Research Letters'.
Esta transición atrapa el aumento de los magmas y hace que se acumulen y se solidifiquen en un gran cuerpo horizontal llamado alféizar, que puede tener hasta 15 kilómetros de espesor, de acuerdo con los modelos computarizados del equipo.
"Los resultados del modelo coinciden con las observaciones realizadas mediante el envío de ondas sísmicas a través del área", dijo el coautor Ilya Bindeman, profesor del Departamento de Ciencias de la Tierra. "Este trabajo parece validar los supuestos iniciales y nos da más información sobre las ubicaciones de magma de Yellowstone".
Este alféizar de la corteza se compone de gabro en su mayoría solidificado, una roca formada a partir de magma refrigerado. Arriba y abajo hay cuerpos de magma separados. El superior contiene el magma riolítico, pegajoso y rico en gas, que ocasionalmente estalla en explosiones que empequeñecen la erupción de Monte Santa Helena en el estado de Washington en 1980.
Estructuras similares pueden existir bajo súpervolcanes en todo el mundo, dijo Colón. La geometría del alféizar también puede explicar diferentes firmas químicas en materiales eruptivos, dijo.
El proyecto de Colón para modelar lo que está debajo de Yellowstone, creado hace 2 millones de años por la actividad volcánica, comenzó poco después de que un equipo de 2014 en Geophysical Research Letters por un equipo liderado por la Universidad de Utah revelara evidencia de ondas sísmicas de un gran cuerpo de magma en la corteza superior.
Los científicos habían sospechado, sin embargo, que enormes cantidades de dióxido de carbono y helio que escapaban del suelo indicaban que había más magma más abajo. Ese misterio fue resuelto en mayo de 2015, cuando un segundo estudio dirigido por la Universidad de Utah, publicado en la revista Science, identificó a través de ondas sísmicas un segundo cuerpo de magma más grande a profundidades de 20 a 45 kilómetros.
Sin embargo, dijo Colón, los estudios de imágenes sísmicas no pudieron identificar la composición, el estado y la cantidad de magma en estos cuerpos de magma, ni cómo y por qué se formaron allí.
Para comprender las dos estructuras, los investigadores de la UO escribieron nuevos códigos para el modelado de supercomputadoras para comprender dónde es probable que el magma se acumule en la corteza. El trabajo se realizó en colaboración con investigadores del Instituto Federal Suizo de Tecnología, también conocido como ETH Zurich.
Los investigadores obtuvieron repetidamente resultados que indican una gran capa de magma frío con formas de alto punto de fusión en el umbral medio de la corteza, separando dos cuerpos de magma con magma en un punto de fusión más bajo, gran parte del cual se deriva de la fusión de la corteza.
"Creemos que esta estructura es lo que causa el vulcanismo riolita-basalto en todo el punto de acceso de Yellowstone, incluidas las erupciones supervolcánicas", dijo Bindeman. "Este es el vivero, un emparejamiento geológico y petrológico con productos eruptivos. Nuestro modelado ayuda a identificar la estructura geológica del lugar donde se encuentra el material riolítico".
La nueva investigación, por ahora, no ayuda a predecir el momento de futuras erupciones. En cambio, proporciona una apariencia nunca antes vista que ayuda a explicar la estructura del sistema de tubería magmática que alimenta estas erupciones, dijo Colón. Muestra dónde se origina y se acumula el magma eruptivo, lo que podría ayudar con los esfuerzos de predicción a lo largo de la línea.
