Los supervolcanes, erupciones masivas con posibles consecuencias globales, parecen no seguir la mecánica convencional de los volcanes de la construcción de presión interna hasta que el volcán explota. En cambio, un nuevo estudio encuentra que tales cámaras masivas de magma podrían entrar en erupción cuando el techo sobre ellas se agrieta o colapsa.
El conocimiento de los mecanismos de activación es crucial para monitorear los sistemas de supervolcanes, incluidos los que se encuentran debajo del Parque Nacional Yellowstone y Long Valley, California, según el estudio dirigido por Patricia Gregg, profesora de geología de la Universidad de Illinois, en colaboración con el profesor Eric Grosfils dePomona College y profesor Shan de Silva de la Oregon State University. El estudio fue publicado en el Revista de Vulcanología e Investigación Geotérmica . Gregg también presentó los hallazgos esta semana en la reunión anual de la Sociedad Geológica de América.
"Si queremos monitorear los supervolcanes para determinar si uno está progresando hacia la erupción, necesitamos una mejor comprensión de lo que desencadena una supererupción", dijo Gregg. "Es muy probable que las supererupciones se deban a un mecanismo externo y no a un mecanismo interno"., lo que los hace muy diferentes de los típicos volcanes más pequeños que monitoreamos "
Un supervolcán se clasifica como más de 500 kilómetros cúbicos de volumen de magma erupcionado. En comparación, dijo Gregg, el Monte St. Helen expulsó aproximadamente un kilómetro cúbico de material, por lo que un supervolcán es más de quinientas veces más grande.
"Un volcán típico, cuando entra en erupción, puede tener impactos duraderos en todo el mundo", dijo Gregg. "Hemos visto eso en Islandia cuando hemos tenido grandes erupciones de cenizas que han interrumpido por completo el tráfico aéreo en Europa. Una supererupciónlleva eso al enésimo grado "
Los hallazgos del nuevo estudio son contrarios a un par de artículos publicados en la revista Geociencia de la naturaleza en 2014, que afirman un vínculo entre la probabilidad de erupción y la flotabilidad del magma. La hipótesis de magma por suficiencia sugirió que el magma puede ser menos denso que la roca que lo rodea y, por lo tanto, podría empujar hacia arriba contra el techo, como un cubo de hielo flotando en el agua, aumentando elpresión dentro de la cámara y desencadenando una erupción.
"Típicamente, cuando pensamos en cómo se desencadena una erupción volcánica, se nos enseña que la presión en la cámara de magma aumenta hasta que causa una explosión y el volcán hace erupción", dijo Gregg. "Esta es la hipótesis predominante de cómo las erupcionesse activan. Sin embargo, en sitios supervolcánicos, no vemos mucha evidencia de presurización. Cuando incorporé flotabilidad en mis modelos numéricos, no pude reproducir los estudios de 2014 ".
El modelo numérico de Gregg incorpora toda la física, conservando la masa, la energía y el impulso, para calcular lo que sucedería si se formara un gran cuerpo de magma flotante en la corteza superficial. El modelo mostró que incluso cuando la cámara era enorme yla diferencia de densidad era muy grande entre el magma y la roca circundante, un escenario poco probable, la flotabilidad agregó muy poca presión al sistema.
"El hecho de que mi modelo numérico no estuviera de acuerdo con su solución analítica sugirió que faltaba algo de la solución analítica. Eso me llevó a mirar más de cerca", dijo Gregg. "Lo que se pierden en el modelo de flotabilidad es la física newtoniana: El magma puede empujar hacia arriba, pero el techo empuja hacia abajo "
El nuevo estudio encontró que el tamaño de la cámara de magma es un factor mucho mayor en la generación de erupciones supervolcánicas. Los estudios de flotabilidad sugirieron que esta correlación se debió a que más material estaba empujando hacia arriba, pero el estudio dirigido por Illinois encontró que el tamaño dela cámara afecta la estabilidad de la roca que contiene la cámara.
"Estudios anteriores han encontrado que a medida que una cámara de magma se expande, empuja el techo hacia arriba y forma fallas", dijo Gregg. "A medida que crecen estas cámaras de magma muy grandes, el techo de arriba puede volverse inestable y es más fácil desencadenar una erupcióna través de fallas o fallas dentro de la roca "
Según el modelo, si una grieta o falla en el techo penetra en la cámara de magma, el magma usa la grieta como un respiradero para disparar a la superficie. Esto podría desencadenar una reacción en cadena que "desabrocha" todo el supervolcán.
A continuación, el grupo de Gregg espera aprovechar las avanzadas instalaciones informáticas disponibles en la Universidad de Illinois, como la supercomputadora Blue Waters en el Centro Nacional de Aplicaciones de Supercomputación. Los investigadores están trabajando para crear modelos 4-D que sigan la evoluciónde la cámara de magma de Long Valley a lo largo del tiempo con mayor detalle.
"Si vemos una correlación entre el tamaño de la cámara de magma y la capacidad de erupción, es importante saber si las erupciones de supervolcanes se desencadenan por factores internos o por hundimiento y fallas en el techo. Puede significar que tenemos que monitorear estos volcanesde manera diferente ", dijo Gregg." Si el gatillo es una fuerza externa, ya sea un terremoto o una falla, entonces deberíamos considerar la sismicidad, qué tipos de fallas se están desarrollando, cuál es la estabilidad del techo y de qué tipode actividades están ocurriendo en la superficie que podrían causar fallas "
La National Science Foundation apoyó este trabajo.
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Materiales proporcionado por Universidad de Illinois en Urbana-Champaign . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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