Em uma ilha idílica no Mar Mediterrâneo, O oceano cobre o local de uma vasta explosão vulcânica de 3.200 anos atrás. Algumas centenas de quilômetros a noroeste, três outras ilhas ainda têm suas histórias vulcânicas de alguns milhões de anos atrás quase intactas. Nenhuma explosão lá. Então, por que as diferenças entre a caldeira de Santorini e a Egina, Domos de lava Methana e Poros? Os pesquisadores usaram "impressões digitais" vulcânicas e pesquisas de placas tectônicas para descobrir o porquê.

O fim de uma civilização

Um grande vulcão explodiu há cerca de 3.200 anos, ao lado de onde fica a ilha de Santorini na Grécia hoje. Durante aquela erupção, rocha derretida líquida sob o solo (magma) acumulou uma pressão imensa, e então irrompeu em uma explosão de lava. O impacto foi tão intenso que o vulcão desabou em uma enorme bacia chamada caldeira.

O que tinha sido uma ilha-vulcão, foi então invadido pelo oceano, um evento considerado parcialmente responsável pelo desaparecimento da civilização minóica.

A Ilha de Santorini tornou-se um destino turístico popular com grandes navios oceânicos navegando sobre a caldeira. A vila de Phira está situada na beira de um penhasco onde estão os restos do vulcão.

Por mais idílico que pareça, o vulcão de Santorini sob o oceano ainda constitui o maior perigo vulcânico para a Europa, junto com o vulcão Vesúvio na Itália.

Pasta de dente em vez de fogos de artifício

Algumas centenas de quilômetros a noroeste de Santorini, no Golfo Sarônico da Grécia, muito mais perto de Atenas, um tipo completamente diferente de "vulcão" parece muito menos dramático.

As pequenas ilhas de Aegina, Methana e Poros apresentam colinas arredondadas com estradas sinuosas em curvas fechadas. Essas colinas também têm ancestrais vulcânicos, mas não se parecem em nada com Santorini.

Aqui, lava líquida não explodiu em uma grande erupção.

"Não há evidências de que grandes eventos dramáticos tenham ocorrido nessas ilhas, "diz a professora Marlina A. Elburg, um pesquisador de geologia da Universidade de Joanesburgo.

"Blocos de lava espessa escorreram de câmaras de magma sob o solo dessas ilhas entre 5,3 e 2,6 milhões de anos atrás, durante o Plioceno. A lava era tão espessa, era mais parecido com pasta de dente ou massa do que líquido. Formou cúpulas de lava em vez de vulcões de lava.

"Depois de alguns milhões de anos de desgaste, são colinas bem camufladas, mas ainda são considerados vulcanicamente ativos, " ela diz.

Como é possível que vulcões tão próximos no tempo e no espaço geológicos possam se comportar de maneira diferente? Os pesquisadores usaram várias técnicas para descobrir.

Encontrando 'impressões digitais' vulcânicas

Elburg e a co-autora Ingrid Smet, um Ph.D. candidato na época, analisou amostras das lavas em novas análises de rocha inteira, em pesquisa publicada em Lithos .

O estudo seguiu sua pesquisa anterior sobre as lavas em Methana, também publicado em Lithos .

Eles procuraram as proporções de elementos muito específicos nas amostras, chamadas assinaturas de isótopos. As assinaturas isotópicas funcionam de forma semelhante às "impressões digitais" para as lavas - ajudam os pesquisadores a descobrir de que são feitas as lavas, Onde, e quando eles foram formados.

"A maioria das assinaturas de isótopos correspondem ao que seria de esperar de onde as ilhas estão localizadas no arco vulcânico do Egeu, "diz Elburg.

Mas também houve surpresas.

Máquina de reciclagem subterrânea

Debaixo de todos esses vulcões em Aegina, Methana, Poros e Santorini, algo mais está acontecendo nas profundezas da crosta do planeta Terra. Correndo aproximadamente de leste a oeste sob o Mar Mediterrâneo está o arco vulcânico Egeu. Este arco é onde a placa tectônica africana "mergulha sob" a microplaca do Egeu.

O processo de 'mergulho' é chamado de subducção pelos geólogos. Isso significa que uma parte da crosta externa fria da Terra começa a se mover sob outra parte da crosta, sendo 'reciclado' dentro da rocha líquida quente do manto da Terra.

As ilhas de Aegina, Methana, Poros e Santorini não são apenas ilhas com vulcões. Todos eles são parte integrante da 'máquina de reciclagem' da Terra, que continua renovando a crosta sob os oceanos do planeta.

Isso levanta a questão:por que essas ilhas têm "histórias de lava" tão diferentes, mesmo que todos eles estejam na borda da placa do Egeu?

Algumas das respostas têm a ver com o que acontece nas "misturas" de lava para os vulcões.

Receitas de mistura de lava variável

A placa africana 'mergulha sob' a placa Egeu em uma trincheira oceânica no Mar Mediterrâneo. Isso acontece muito lentamente em alguns centímetros por ano. O que significa que o basalto frio e imaculado da crosta descendente da placa africana esteve imerso na água do oceano por milhões de anos antes de entrar no magma muito mais quente abaixo da placa Egeu.

"A crosta da placa descendente agora consiste em rochas alteradas, contendo minerais com água neles. Esses minerais tornam-se instáveis ​​durante a subducção devido ao aumento da pressão e da temperatura, e liberar sua água, "diz Elburg.

“Essa água abaixa o ponto de derretimento do manto, semelhante ao que acontece ao adicionar sal ao gelo. É por isso que o manto sob o revestimento começa a derreter. É este material fundido, ou magma, que flui / escoa para fora de vulcões / cúpulas de lava como lava. "

Outro possível ingrediente das diferentes lavas são os sedimentos na fossa oceânica na zona de subducção. No Arco Egeu, a placa descendente é coberta por uma pilha muito espessa de sedimentos oceânicos. Parte do sedimento é uma antiga crosta continental.

Muito desse sedimento é 'raspado' quando a placa se subduz e forma uma cunha de acréscimo (ou acúmulo). Contudo, parte dele também está descendo para o manto e se misturando com a cunha do manto derretido, ela diz.

Mesmo prato, lavas diferentes

Desde Aegina, Methana, Os vulcões de Poros e Santorini fazem parte da mesma zona de subducção, a atividade vulcânica diferente levanta várias questões importantes. Um deles é:

Por que a lava espessa em blocos nos centros vulcânicos ocidentais de Egina, Methana e Poros há 2,5 a 2 milhões de anos, mas lava líquida em Santorini 3, 200 anos atrás?

As respostas a isso criam outras questões sobre o comportamento de reciclagem do planeta em que vivemos.

Mas as zonas de subducção são difíceis de estudar. Não é possível ir a um deles e voltar com alguns materiais de amostra. Os cientistas ainda precisam de mais compreensão do papel que a placa superior desempenha; quanta interação existe entre magmas ascendentes e a crosta por onde eles ascendem; e se magmas relacionados à subdução obtêm sua assinatura geoquímica do sedimento que é reciclado de volta para a terra, diz Elburg.

“As respostas a essas perguntas podem nos ajudar a entender até que ponto os processos de derretimento que começaram a mais de 100 quilômetros de profundidade no manto, continue quando o magma estiver mais perto da superfície da terra, " ela diz.

“Este processo de 'contaminação da crosta terrestre' é mais uma 'máquina de reciclagem da Terra', que também pode influenciar o potencial de depósitos de minério - como nos Andes, onde os principais depósitos de cobre são encontrados, e onde se pensa que esta 'reciclagem intracrustal' desempenha um papel importante ".

Mais profundo vs mais raso

Uma forma de estudar as lavas é colocar fatias finas (chamadas de seções finas) sob um microscópio e identificar os minerais. Como os minerais precisam de diferentes condições para se formar, sua presença pode dizer muito sobre onde e como os magmas foram misturados.

Neste estudo, os minerais indicaram que as lavas de Santorini eram mais líquidas porque se formaram em câmaras de magma mais rasas, enquanto as lavas centrais vulcânicas ocidentais eram mais espessas e em blocos porque se formavam em câmaras de magma mais profundas.

"As finas seções das lavas de Santorini exibem piroxênios e plagioclásio significativo. Isso indica que o magma a partir do qual os cristais se formaram estava localizado em profundidades rasas na terra, "diz Elburg.

E há uma razão invisível para o magma estar em profundidades mais rasas em Santorini.

"A placa tectônica acima das câmaras de magma de Santorini está sendo desfeita. Em termos de geologia, está sob extensão localizada. E porque a placa está sendo esticada e Santorini está no meio dela, Santorini fica na parte mais fina do prato.

"Com uma câmara magmática em uma profundidade mais rasa, o telhado desmoronará quando a câmara começar a se esvaziar durante uma erupção. Isso torna a erupção ainda pior e cria uma caldeira, como em Santorini, " Ela adiciona.

Sem explosões

Em contraste, quando eles olharam para as seções finas das grossas lavas em blocos de Aegina e Methana, eles encontraram hornblenda. O mineral estava ausente nas lavas de Santorini.

Hornblende só pode se formar se o magma for profundo o suficiente na Terra. Isso indica que as câmaras de magma em Aegina e Methana devem estar localizadas mais profundamente do que em Santorini.

"Com as câmaras de magma em maiores profundidades para os vulcões Aegina-Methana-Poros ocidentais, isso causa mudanças na lava. Lá, as câmaras de magma sob as cúpulas de lava não desabaram. Além disso, a cristalização do grupo mineral anfibólio que inclui a hornblenda, torna o magma mais viscoso, ou pegajoso. Portanto, é mais difícil para o magma vir à superfície em primeiro lugar.

Placa de sobreposição vs sedimento

Para descobrir se a placa superior ou os sedimentos do oceano foram o maior fator na criação de espessas lavas em blocos, os pesquisadores analisaram 'impressões digitais de lava' específicas. Essas proporções de isótopos radiogênicos deram-lhes a melhor indicação sobre quais materiais foram misturados aos magmas subterrâneos para essas lavas.

"Comparamos as lavas de Santorini com Aegina-Poros-Methana em termos de geoquímica em ⁸⁷ Sr / ⁸⁶ Sr, ¹⁴³ WL/ ¹⁴⁴ Nd e ²⁰⁸ Pb / ²⁰⁴ Pb. Eles eram distintamente diferentes. Então, combinando a assinatura do isótopo radiogênico das lavas com as proporções de oligoelementos, conseguimos identificar o sedimento descendente como a maior influência na criação de espessas lavas em blocos, não a placa de substituição.

Nenhum tamanho de lava

"Descobrimos que Aegina e Methana-Poros têm suas próprias histórias vulcânicas individuais, mesmo que eles façam parte do arco do Egeu.

"Isso significa que uma explicação simples de tamanho único, com base no histórico de contaminação da crosta, pois a diferença no estilo eruptivo em comparação com Santorini não funciona.

"As zonas de subducção modernas não são todas iguais. Mesmo em um arco vulcânico, more than one eruptive style points to differences in subduction processes, " concludes Elburg.