Usando modelagem de supercomputador, Cientistas da Universidade de Oregon revelaram uma nova explicação para a geologia subjacente às imagens sísmicas recentes de corpos de magma abaixo do Parque Nacional de Yellowstone.

Yellowstone, um supervulcão famoso por erupções explosivas, grandes caldeiras e extensos fluxos de lava, há anos atrai a atenção de cientistas que tentam entender a localização e o tamanho das câmaras de magma abaixo dela. A última erupção de formação de caldeira ocorreu em 630, 000 anos atrás; o último grande volume de lava emergiu em 70, 000 anos atrás.

A crosta abaixo do parque é aquecida e amolecida por infusões contínuas de magma que surgem de uma anomalia chamada pluma de manto, semelhante à fonte do magma no vulcão Kilauea do Havaí. Enormes quantidades de água que alimentam os dramáticos gêiseres e fontes termais em Yellowstone resfriam a crosta e evitam que fique muito quente.

Com modelagem por computador, uma equipe liderada pelo estudante de doutorado da UO, Dylan P. Colón, lançou luz sobre o que está acontecendo a seguir. Em profundidades de 5 a 10 quilômetros (3 a 6 milhas), as forças opostas se opõem, formando uma zona de transição onde rochas frias e rígidas da crosta superior dão lugar a rochas quentes, rocha dúctil e mesmo parcialmente fundida abaixo, a equipe relata em um jornal em Cartas de pesquisa geofísica .

Esta transição aprisiona magmas ascendentes e faz com que eles se acumulem e se solidifiquem em um grande corpo horizontal chamado peitoril, que pode ter até 15 quilômetros (9 milhas) de espessura, de acordo com a modelagem de computador da equipe.

"Os resultados da modelagem correspondem às observações feitas pelo envio de ondas sísmicas pela área, "disse o co-autor Ilya Bindeman, um professor do Departamento de Ciências da Terra da UO. "Este trabalho parece validar as suposições iniciais e nos dar mais informações sobre as localizações do magma de Yellowstone."

Este peitoril da crosta média é composto principalmente de gabro solidificado, uma rocha formada a partir de magma resfriado. Acima e abaixo estavam corpos de magma separados. A parte superior contém o magma riolítico viscoso e rico em gás que ocasionalmente irrompe em explosões que superam a erupção do Monte St. Helens em 1980, no estado de Washington.

Estruturas semelhantes podem existir sob supervulcões em todo o mundo, Colón disse. A geometria do peitoril também pode explicar as diferentes assinaturas químicas em materiais eruptivos, ele disse.

O projeto de Colón para modelar o que está abaixo do primeiro parque nacional do país, que foi esculpido 2 milhões de anos atrás por atividade vulcânica, começou logo depois que um artigo de 2014 na Geophysical Research Letters por uma equipe liderada pela Universidade de Utah revelou evidências de ondas sísmicas de um grande corpo de magma na crosta superior.

Os cientistas suspeitaram, Contudo, que grandes quantidades de dióxido de carbono e hélio escapando do solo indicavam que mais magma está localizado mais abaixo. Esse mistério foi resolvido em maio de 2015, quando um segundo estudo liderado pela Universidade de Utah, publicado na revista Science, identificados por meio de ondas sísmicas por segundo, corpo maior de magma em profundidades de 20 a 45 quilômetros (12-27 milhas).

Contudo, Colón disse, os estudos de imagens sísmicas não conseguiram identificar a composição, estado e quantidade de magma nestes corpos de magma, ou como e por que eles se formaram lá.

Para entender as duas estruturas, Os pesquisadores da UO escreveram novos códigos para modelagem de supercomputadores para entender onde o magma pode se acumular na crosta. O trabalho foi feito em colaboração com pesquisadores do Instituto Federal Suíço de Tecnologia, também conhecido como ETH Zurich.

Os pesquisadores obtiveram resultados repetidamente indicando que uma grande camada de magma resfriado com um alto ponto de fusão se forma no peitoril médio da crosta. separando dois corpos de magma com magma em um ponto de fusão inferior, muito do que é derivado do derretimento da crosta.

"Achamos que essa estrutura é o que causa o vulcanismo riolito-basalto em todo o hotspot de Yellowstone, incluindo erupções supervulcânicas, "Bindeman disse." Este é o berçário, uma combinação geológica e petrológica com produtos eruptivos. Nossa modelagem ajuda a identificar a estrutura geológica de onde o material riolítico está localizado. "

A nova pesquisa, por enquanto, não ajuda a prever o momento de futuras erupções. Em vez de, fornece uma aparência nunca antes vista que ajuda a explicar a estrutura do sistema de encanamento magmático que alimenta essas erupções, Colón disse. Mostra onde o magma erupcionável se origina e se acumula, o que poderia ajudar nos esforços de previsão mais adiante.

"Esta pesquisa também ajuda a explicar algumas das assinaturas químicas que são vistas em materiais eruptivos, ", Disse Colón." Também podemos usá-lo para explorar o quão quente está a pluma do manto, comparando modelos de diferentes plumas com a situação real em Yellowstone que entendemos a partir do registro geológico. "

Colón agora está explorando o que influencia a composição química dos magmas que explodem em vulcões como o Yellowstone.

Estudando a interação de magmas crescentes com a zona de transição crustal, e como isso influencia as propriedades dos corpos de magma que se formam acima e abaixo dele, os cientistas escreveram, deve impulsionar a compreensão científica de como as plumas do manto influenciam a evolução e a estrutura da crosta continental.