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Geología

En las entrañas de la Tierra

Masas viscosas de rocas se mezclan y pueden salir como lava en erupciones volcánicas

FIUR KJARTANSSON/AFPEl volcán islandés E+15: una erupción ahora mejor explicadaFIUR KJARTANSSON/AFP

La mezcla de magmas en reservorios subterráneos es considerada actualmente esencial para prever o explicar erupciones como la del volcán de Islandia en abril pasado. De acuerdo con estudios realizados en Brasil y en otros países durante los últimos años, el magma nuevo, viscoso y calcinante que viene de las profundidades de la Tierra se encuentra con un magma más antiguo, que se enfriaba calmamente en compartimentos que puede tener kilómetros de extensión. Sin poder avanzar, el magma nuevo se estaciona en las cámaras, comienza a enfriarse, liberando gases y calentando el material antiguo que las ocupa. Como producto de la interacción entre ambas masas de magma, la presión interna de la cámara aumenta a punto tal de formar una masa caliente que fuerza su paso por el volcán y rebasa de manera explosiva. Los gases que se liberan de las rocas también escapan y manchan el cielo con un humo rico en partículas de rocas volcánicas. Ya no vale más decir sencillamente que un volcán entra en erupción porque recibe un magma que se formó en regiones profundas del planeta, sube como agua por una cañería doméstica, rebasa y se escurre como lava cuando encuentra el camino libre.

“Ahora sabemos que la interacción de magmas y su eventual mezcla es la regla”, dice Valdecir de Assis Janasi, docente del Instituto de Geociencias de la Universidad de São Paulo (USP), que ha investigado las dimensiones, el tiempo de vida y los movimientos internos de esos compartimentos, llamados cámaras magmáticas, en donde los magmas se encuentran y se transforman mutuamente. Estas investigaciones indican que las cámaras son constantemente realimentadas por materiales nuevos y dan pistas acerca de qué sucede en regiones más profundas -e inalcanzables- del planeta. “Hasta que se enfrían completamente, estas regiones que almacenan magma pueden ser sumamente dinámicas”, dice Valdecir, quien encabeza un grupo de investigadores del Instituto de Geociencias de la USP, de la Universidad Federal de Río Grande do Sul (UFRGS) y de la Universidad de Alberta, Canadá.

Cámaras vivas
Vistas como gigantescas ollas de presión en donde se cocina el magma, las cámaras de los volcanes como el Yellowstone, en Estados Unidos, han suscitado más atención y se han convertido en objeto de una vigilancia constante: cuanto mayor es el movimiento en el interior de las cámaras, mayor es el riesgo de una catastrófica erupción de lava. Rodeado por un parque nacional, el Yellowstone es lo que os geólogos denominan un supervolcán. Su erupción podría ocasionar impactos negativos sobre todo el planeta.

En Brasil no existen más ésas a las que Valdecir denomina cámaras vivas, en donde magmas calientes y no tan calientes se mezclan. Tenemos solamente volcanes apagados que aún liberan un calor que calienta el agua de termas como la de Poços de Caldas, en Minas Gerais. Las cámaras vivas más cercanas se encuentran debajo de la cordillera de los Andes, a unos 20 kilómetros de profundidad. “Algunas están en actividad hace 10 millones de años, lo que indica que el tiempo de vida de una cámara magmática puede ser muy largo”, dice.

El tiempo de cierre de una cámara -con la cristalización del magma formando rocas- depende de la profundidad: cuanto más playa, menos cálido es el ambiente y, por ende, el magma se enfriará en menos tiempo que en las más profundas. Con todo, puede no ser así cuando esos espacios, aunque sean más playos, reciben magma nuevo y más caliente, tal como sucedió en Islandia en abril de este año. Uno de los estimados 30 volcanes de esa isla del Atlántico Norte, el Eyjafjallajokull o E+15, tal como los geólogos de Estados Unidos lo apodaron, cobró fama mundial repentina al cubrir el norte de Europa con una densa nube de cenizas volcánicas. Valdecir comenta que eso fue el resultado de la llegada de magma basáltico a una temperatura cercana a los 1.200° Celsius, a través de fracturas ubicadas entre rocas más antiguas, que se encontró un magma diferente, granítico, enfriándose a 700 u 800° Celsius en la cámara. El nuevo magma se enfrió y el antiguo se calentó. Después de mezclarse, empezó una erupción explosiva, reforzada por la interacción con el hielo que cubría el volcán. Llegaron a los cielos densas nubes de humo cargado de partículas de una roca volcánica que puede perjudicar el funcionamiento de las turbinas de los aviones.

Mientras que salía más humo negro del volcán de Islandia, geólogos del mundo entero debatían en blogs por qué un volcán visto como frío e inerte se volvió tan intempestivo. La hipótesis que cobró fuerza es que pequeños temblores de tierra pueden haber facilitado la circulación de magma nuevo y su mezcla con el magma residente. Se entablaron debates también acerca de dónde estarían las cámaras del volcán y cuánto magma proveniente del interior de la Tierra podrían albergar. Las cámaras, según estimaron, estarían ubicadas a entre dos y cinco kilómetros de profundidad, y posiblemente estarían conectadas con las de otros volcanes de la isla.

Roca del manto (peridotito)En Brasil solamente son visibles los resultados de la mezcla de magmas, en los pisos de granito gris de las estaciones del metro más antiguas de São Paulo, por ejemplo. Valdecir y Adriana Alves, investigadora de su grupo recientemente contratada como docente en el Instituto de Geociencias de la USP, estaban intrigados y querían saber qué eran -y como se habrían formado- las rocas que aparecían como esferas dentro del granito extraído de canteras de la localidad de Mauá, en el Gran São Paulo. Como las manchas eran más oscuras que el granito, pensaron que podría ser otro tipo de roca, un basalto. Pero no lo era. Era realmente granito, de composición parecida, pero más oscuro. “El magma nuevo que invadió o magma residente estaba más caliente, se congeló y se deshizo en esferas grandes que se rompieron y formaron esferas menores llamadas enclaves”, dice Valdecir.

Las rarezas del manto
En Brasil existen miles de antiguos depósitos de magmas. Solamente en el estado de São Paulo hay al menos 220 de un mismo tipo, el magma granítico, que genera las rocas conocidas como granito, de acuerdo con estudios realizados hace más de 10 años. Ese número puede crecer a medida que los estudios de campo avancen. En el municipio paulista de Itú, el equipo de la USP encontró al menos cuatro grandes antiguas cámaras magmáticas, y no solamente una, como se imaginaba inicialmente.

En 2007, el equipo de la USP se abocó a estudiar esa masa de antiguo magma granítico que se cristalizó a tres kilómetros de profundidad, y actualmente, debido a la erosión, se encuentra parcialmente a flor de tierra. Los análisis preliminares indicaron que hace alrededor de 600 millones de años cada una de esas cámaras fue palco de diversos episodios de mezcla de magmas, algunos del mismo tipo y otros producto de inyecciones de basalto, como en Islandia. La sospecha indica que existe allí una conexión con el vulcanismo, puesto que la cámara era bastante llana. En términos más concretos, la actual ciudad de Itú puede haber sido una de las salidas de lava de las profundidades de la Tierra hacia la superficie hace millones de años.

Hubo hallazgos inesperados, como los primeros fragmentos de manto de São Paulo. En 2006, Valdecir estaba en Praia Vermelha, al lado de la ciudad de Ubatuba, examinando afloramientos rocosos con un grupo de 40 estudiantes de grado, cuando uno de éstos le trajo un bloque de roca verde clara. “No recuerdo quién fue”, comenta el profesor. “Yo pensé que era olivina, un tipo de mineral, pero era medio extraño. Pero los estudiantes no se satisfacen con cualquier cosa. Vimos con la lupa y nos dimos cuenta de que eran fragmentos de una roca formada por la combinación de dos minerales: olivina y piroxeno. Tuvimos acceso por primera vez al manto de São Paulo. Lo más curioso es que ya habíamos pasado por allí y no habíamos visto nada antes. ¿Quiere ver? Acá está”, dice, agarrando una roca verdosa, un poco menor que una manzana, apoyada en la esquina de una mesa cubierta de papeles, mapas y rocas.

Vidyã Vieira de Almeira, actualmente en el Servicio Geológico de Brasil, confirmó durante su maestría que los 10 fragmentos provenientes de la playa de Ubatuba eran muestras del manto superior, la capa ubicada debajo de la corteza, la más externa. Estas rocas se habrían formado a una profundidad de 60 kilómetros y solamente pudieron llegar a la superficie sin derretirse porque vinieron montadas en un magma basáltico rico en fluidos que subió rápidamente. “Esos magmas subieron por fracturas que se abrieron hace alrededor de 80 millones de años, después de que el Océano Atlántico empezó a formarse. De una manera general, no se puede echar mano a las rocas del manto si el magma no nos las trae”, dice Valdecir. “Y el acceso a ese material es crítico, porque es en el manto que sucede, o por lo menos comienza, la mayor parte de los procesos de formación de magmas.”

“Nadie ve las cámaras magmáticas en actividad, sino su resultado, que son las rocas expuestas”, dice Valdecir. Hawai ofrece algunas excepciones. En 1959, el magma que salió del volcán Kilauea ocupó una depresión y formó un lago de lava de 640 metros de diámetro y 135 de profundidad. Los geólogos esperaron que la superficie de la lava se enfriase, anduvieron sobre el lago e hicieron un seguimiento del enfriamiento del magma durante años, mediante sucesivas perforaciones, para entender mejor qué sucedía en las cámaras magmáticas.

En 2008, como resultado inesperado de una perforación en una región cercana al Kilauea, el magma incandescente, que reposaba a 2,5 kilómetros de profundidad, subió a la superficie. Uno de los investigadores dijo que el hallazgo del magma de esa forma era “tan emocionante como encontrar un dinosaurio vivo jugando en una isla lejana”.

El proyecto
Contribuciones del manto y distintos reservorios crustales en el magmatismo granítico neoproterozoico del sudeste brasileño (nº 2007/00635-5); Modalidad Línea Regular de Ayuda a Proyecto de Investigación; Coordinador Valdecir de Assis Janasi – IG/USP; Inversión R$ 161.773,20

Artículo científico
ALVES, A. et al. Microgranitic enclaves as products of self-mixing events: a study of open-system processes in the Mauá granite, São Paulo, Brazil, based on in situ isotopic and trace elements in plagioclase. Journal of Petrology. v. 50, p. 2.221-47, 2009.

 

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