Em um novo estudo, publicado no jornal Natureza , uma equipe internacional de cientistas fornece a primeira evidência conclusiva ligando diretamente o ciclo das águas profundas da Terra e suas expressões com a produtividade magmática e a atividade sísmica.

Água (H ₂ O) e outros voláteis (por exemplo, CO ₂ e enxofre) que percorrem as profundezas da Terra desempenharam um papel fundamental na evolução do nosso planeta, inclusive na formação de continentes, o início da vida, a concentração de recursos minerais, e a distribuição de vulcões e terremotos.

Zonas de subdução, onde as placas tectônicas convergem e uma placa afunda sob a outra, são as partes mais importantes do ciclo - com grandes volumes de água entrando e saindo, principalmente através de erupções vulcânicas. Ainda, exatamente como (e quanto) a água é transportada por subducção, e seu efeito sobre os riscos naturais e a formação de recursos naturais, tem sido historicamente mal compreendido.

Autor principal do estudo, Dr. George Cooper, Honorary Research Fellow da University of Bristol's School of Earth Sciences, disse:"À medida que as placas viajam de onde são feitas pela primeira vez nas dorsais meso-oceânicas para as zonas de subducção, a água do mar entra nas rochas por meio de rachaduras, falhas e por ligação a minerais. Ao chegar a uma zona de subducção, a placa de afundamento aquece e é espremida, resultando na liberação gradual de parte ou de toda a sua água. Conforme a água é liberada, ela diminui o ponto de fusão das rochas circundantes e gera magma. Este magma é flutuante e se move para cima, em última análise, levando a erupções no arco vulcânico sobrejacente. Essas erupções são potencialmente explosivas por causa dos voláteis contidos no derretimento. O mesmo processo pode desencadear terremotos e afetar propriedades importantes, como sua magnitude e se eles provocam tsunamis ou não. "

Exatamente onde e como os voláteis são liberados e como eles modificam a rocha hospedeira continua sendo uma área de intensa pesquisa.

A maioria dos estudos enfocou a subducção ao longo do Anel de Fogo do Pacífico. Contudo, esta pesquisa focou na placa do Atlântico, e mais especificamente, o arco vulcânico das Pequenas Antilhas, localizado na borda oriental do Mar do Caribe.

"Esta é uma das duas únicas zonas que atualmente subduzem as placas formadas por espalhamento lento. Esperamos que seja hidratado de forma mais generalizada e heterogênea do que a placa do Pacífico de espalhamento rápido, e para que as expressões de liberação de água sejam mais pronunciadas, "disse a Prof. Saskia Goes, Colégio Imperial de Londres.

O projeto Reciclagem Volátil nas Pequenas Antilhas (VoiLA) reúne uma grande equipe multidisciplinar de pesquisadores, incluindo geofísicos, geoquímicos e geodinamicistas da Durham University, Colégio Imperial de Londres, Universidade de Southampton, Universidade de Bristol, Liverpool University, Karlsruhe Institute of Technology, a Universidade de Leeds, O Museu de História Natural, O Institute de Physique du Globe em Paris, e a Universidade das Índias Ocidentais.

"Coletamos dados em dois cruzeiros científicos marinhos no RRS James Cook, implantações temporárias de estações sísmicas que registraram terremotos sob as ilhas, trabalho de campo geológico, análises químicas e minerais de amostras de rochas, e modelagem numérica, "disse o Dr. Cooper.

Para rastrear a influência da água ao longo do comprimento da zona de subducção, os cientistas estudaram composições de boro e isótopos de inclusões de fusão (pequenos bolsões de magma aprisionado dentro de cristais vulcânicos). Impressões digitais de boro revelaram que a serpentina mineral rica em água, contido na placa de afundamento, é um fornecedor dominante de água para a região central do arco das Pequenas Antilhas.

"Ao estudar essas medições em escala de mícron, é possível entender melhor os processos em grande escala. Nossos dados geoquímicos e geofísicos combinados fornecem a indicação mais clara até o momento de que a estrutura e a quantidade de água da placa de afundamento estão diretamente conectadas à evolução vulcânica de o arco e seus perigos associados, "disse o Prof. Colin Macpherson, Durham University

"As partes mais úmidas da placa descendente são onde há grandes rachaduras (ou zonas de fratura). Ao fazer um modelo numérico da história da subducção da zona de fratura abaixo das ilhas, encontramos uma ligação direta com os locais das maiores taxas de pequenos terremotos e baixas velocidades de ondas de cisalhamento (que indicam fluidos) na subsuperfície, "disse a Prof. Saskia Goes.

A história de subducção de zonas de fratura ricas em água também pode explicar por que as ilhas centrais do arco são as maiores e por que, sobre a história geológica, eles produziram mais magma.

"Nosso estudo fornece evidências conclusivas que vinculam diretamente as partes de água com e sem água do ciclo e suas expressões em termos de produtividade magmática e atividade sísmica. Isso pode encorajar estudos em outras zonas de subducção para encontrar tais estruturas de falha de suporte de água em a placa subdutora para ajudar a entender os padrões de perigos vulcânicos e terremotos, "disse o Dr. Cooper.

"Nesta pesquisa, descobrimos que as variações na água se correlacionam com a distribuição de terremotos menores, mas realmente gostaríamos de saber como esse padrão de liberação de água pode afetar o potencial - e atuar como um sistema de alerta - para terremotos maiores e possível tsunami, "disse o Prof. Colin Macpherson.