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Arcos volcánicos liberan una mezcla de material del manto y la corteza de la Tierra

Los volcanes son un proceso explosivo y misterioso por el cual la roca fundida del interior de la Tierra se escapa a la atmósfera, por lo que saber por qué el volcán entra en erupción y de dónde extrae su lava podría ayudar a rastrear el ciclo de vida de los materiales que componen nuestro planeta. Una nueva investigación de la Universidad de Washington, en Estados Unidos, muestra que un tipo común de volcán no arroja roca fundida del manto sino que contiene elementos que sugieren que algo más complicado está sacando material fuera de la placa descendente de la corteza terrestre.
Los geólogos han creído durante mucho tiempo que la lava volcánica solidificada, o basalto, se origina en el manto, la roca fundida justo debajo de la corteza, pero el nuevo estudio empleó análisis químico detallado para encontrar que el magnesio del basalto --un elemento de color gris brillante que constituye alrededor del 40 por ciento del manto, pero es raro en la corteza-- no se al del manto, y se muestra sorprendentemente como un gran contribuyente de la corteza, como se detalla en un artículo publicado este lunes en 'Proceedings of the National Academy of Sciences'.
"A pesar de que el basalto volcánico se produce a partir del manto, su firma de magnesio es muy similar a la del material de la corteza", afirma el autor principal Fang-Zhen Teng, profesor asociado de Ciencias de la Tierra y el Espacio de la Universidad de Washington, Estados Unidos. "Los basaltos del fondo marino son uniformes en el tipo de magnesio que contienen y otros geólogos están de acuerdo en que a escala mundial es el manto uniforme -señala--. Pero ahora hemos encontrado un tipo de manto que no lo es".
El estudio utilizó muestras de rocas de un volcán inactivo de la isla caribeña de Martinica, una región donde una placa oceánica se hunde lentamente, o en subducción, debajo de una placa continental. Esta situación crea un arco volcánico, un tipo común de volcán que incluye a los del 'anillo de fuego' del Océano Pacífico.
Los investigadores eligieron estudiar un volcán en el Caribe en parte porque el río Amazonas lleva mucho sedimento de la selva al fondo del mar. Una de las razones por la que los científicos quieren precisar la composición de material volcánico es para saber cuánto sedimento rico en carbono de la superficie se lleva a las profundidades de la Tierra y cuánto procede de la placa descendente y vuelve a emerger en la atmósfera del planeta.
DESCONCERTANTE PRESENCIA DE MAGNESIO
Al analizar el peso de los átomos de magnesio en la erupción de basalto se ve que no proceden del manto ni de los sedimentos orgánicos raspados durante el deslizamiento, sino directamente de la corteza oceánica descendente. Sin embargo, el basalto volcánico carece de otros componentes de la corteza. "La mayoría de los demás componentes son todavía como los del manto, con la única diferencia del magnesio. La pregunta es: ¿por qué?", dice Teng.
Los autores plantean la hipótesis de que a grandes profundidades, el agua rica en magnesio se exprime desde la roca que conforma la corteza terrestre. A medida que el líquido viaja, la roca de los alrededores actúa como un filtro que recoge el magnesio, traspasando partículas de magnesio a partir de la corteza al manto justo debajo de la zona de subducción.
"Esto es lo que creemos que es muy emocionante -apunta Teng--. La mayoría de la gente piensa que se añaden materiales, de la corteza o del manto, como un sólido. Aquí creemos que el magnesio se añade por un fluido". Los fluidos parecen jugar un papel en la actividad sísmica en las zonas de subducción, añade Teng, y tener más pistas sobre cómo viajan los fluidos de las profundidades de la Tierra podría ayudar a comprender mejor procesos como el vulcanismo y los terremotos profundos.
Él y el coautor Yan Hu, estudiante de doctorado en Ciencias de la Tierra y del Espacio de la Universidad de Washington planean estudios de seguimiento en las rocas de basalto de las montañas Cascade y otros arcos volcánicos para analizar su composición de magnesio y ver si este efecto está muy extendido.