Uma nova abordagem para analisar dados sísmicos revela zonas verticais profundas de baixa velocidade sísmica no sistema de encanamento subjacente ao vulcão Cleveland do Alasca, um dos mais ativos dos mais de 70 vulcões das Aleutas. Os resultados são publicados em Relatórios Científicos por Helen Janiszewski, recentemente de Carnegie, agora na Universidade do Havaí em Mānoa, e Lara Wagner e Diana Roman de Carnegie.

Vulcões de arco como o de Cleveland se formam sobre os limites das placas, onde uma placa tectônica desliza sob a outra. Eles estão ligados ao manto da Terra por complexas estruturas subterrâneas que cruzam a espessura total da crosta do planeta. Essas estruturas são mais complexas do que as grandes câmaras de rocha derretida que se assemelham a uma ilustração de um vulcão. Em vez, eles compreendem uma matriz entrelaçada de rocha sólida e uma mistura "pastosa" de rocha parcialmente fundida e cristais sólidos.

Resolver essa arquitetura subterrânea é crucial para o planejamento de emergência e salvar vidas humanas. Mas essas regiões têm sido difíceis de imaginar.

Uma vez que é impossível para os humanos observar diretamente as profundezas do interior do nosso planeta, os cientistas precisam de instrumentos para ajudá-los a visualizar o que está acontecendo lá embaixo. Tradicionalmente, uma variedade de abordagens geofísicas e geoquímicas são implantadas para determinar as estruturas que existem abaixo de um vulcão.

Por exemplo, as ondas sísmicas causadas por terremotos podem ser usadas como um ultrassom para mapear o interior da Terra. Mas para que isso funcione, as ondas devem atingir as estruturas subterrâneas que os cientistas querem estudar. Embora Cleveland tenha emissões frequentes de gases, explosões, e depósitos de cinzas em sua superfície, há muito pouca evidência de atividade sísmica nas profundezas do vulcão. Isso torna a imagem da arquitetura da crosta inferior e média abaixo de Cleveland muito desafiadora.

Até agora, o número de instrumentos necessários para usar ondas sísmicas que viajam de terremotos mais distantes para a geração de imagens era proibitivo.

Nesse trabalho, Janiszewski demonstrou uma nova técnica que usa ondas sísmicas provenientes de terremotos distantes, mas isola apenas a parte delas que é afetada pelo movimento através da fronteira entre o manto e a crosta terrestre. Isso permitiu que Janiszewski construísse modelos que distinguem melhor as regiões parcialmente derretidas da rocha sólida circundante nessas profundidades difíceis de alcançar abaixo do vulcão Cleveland, sem exigir um número muito mais extenso de estações sísmicas na superfície.

"Nós revelamos a estrutura subterrânea profunda do vulcão com detalhes nunca antes vistos, usando menos instrumentos em uma ordem de magnitude do que é típico para imagens sísmicas detalhadas em vulcões, "Janiszewski disse.

Ao contrário dos experimentos de imagem sísmica típicos que implantam dezenas de sismômetros, este estudo usou apenas oito. Seis dessas estações foram implantadas como parte do experimento Ilhas das Quatro Montanhas financiado pela NSF entre agosto de 2015 e julho de 2016. Duas eram estações permanentes do Observatório de Vulcões do Alasca.

“A técnica permitirá a obtenção de imagens de estruturas sob vulcões, onde existem apenas algumas estações, ou onde a falta de terremotos profundos nas proximidades torna outros métodos difíceis, "Janiszewski acrescentou.