Il sito thesolver.it non traccia, non profila e non conserva alcun dato della tua navigazione. Il sito è solo a scopo informativo e di Divulgazione Scientifica Accessibile.
Gli scienziati hanno scoperto una nuova spiegazione per l’alimentazione di Yellowstone e di altri supervulcani. Invece di un pennacchio profondo che si innalza dalle vicinanze del nucleo terrestre, un ampio “vento del mantello” potrebbe spingere roccia incandescente al di sotto di Yellowstone, generando magma più vicino alla superficie. Questo processo contribuisce a creare un’enorme rete magmatica sotterranea e potrebbe spiegare come i supervulcani rimangano attivi per lunghi periodi. Immagine Crediti: AI/TheSolver.It
Le supereruzioni sono tra gli eventi vulcanici più potenti sulla Terra. Queste eruzioni mastodontiche rilasciano oltre 1.000 chilometri cubi di magma, roccia e cenere, con il potenziale di influenzare drasticamente il clima, gli ecosistemi e le società umane. A causa del loro enorme impatto, gli scienziati stanno lavorando per comprendere meglio i processi sotterranei che creano e alimentano questi giganti vulcanici.
I ricercatori dell’Istituto di Geologia e Geofisica dell’Accademia Cinese delle Scienze (IGGCAS) hanno sviluppato un modello tridimensionale dettagliato del Nord America occidentale che simula il comportamento attuale sia della litosfera che del mantello sottostante. Il loro lavoro rivela una nuova spiegazione su come si genera il magma al di sotto dei supervulcani.
I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Science .
Ripensare il modo in cui i supervulcani immagazzinano il magma
Per molti anni, gli scienziati hanno creduto che i supervulcani contenessero grandi camere di lunga durata riempite principalmente di magma liquido. Secondo questa visione tradizionale, il magma a bassa densità si accumula gradualmente nella crosta terrestre, aumentando la pressione fino a quando la roccia circostante si frattura, collassa e infine erutta.
Tuttavia, prove sempre più numerose suggeriscono che i supervulcani attivi non contengano questi serbatoi liquidi persistenti. Il magma sembra invece essere distribuito in vaste regioni di roccia parzialmente fusa, note come sistemi di “melma magmatica“. Queste zone di melma possono estendersi attraverso gran parte dello strato esterno della Terra (la litosfera), creando una struttura sotterranea molto diversa da quella precedentemente ipotizzata.
La litosfera è lo strato esterno della Terra, freddo e rigido, e comprende sia la crosta che la parte superiore del mantello. Al di sotto di essa si trova l’astenosfera, uno strato più caldo e duttile che si muove lentamente nel corso di ere geologiche.
Studi recenti indicano che il magma che alimenta i supervulcani ha origine nell’astenosfera superiore (il mantello superficiale appena sotto la litosfera). Tuttavia, il modo esatto in cui questo materiale si fonde rimane incerto. Quando la roccia fusa risale nella litosfera, si mescola con la roccia solida circostante e forma una massa magmatica altamente viscosa. Questi sistemi di massa magmatica sono molto più densi e meno mobili del magma liquido, il che rende difficile spiegare come possano generare supereruzioni attraverso la sola spinta di galleggiamento.
A differenza delle camere magmatiche concentrate proposte nei modelli più vecchi, questi sistemi di magma pastoso sono ampiamente diffusi in tutta la litosfera.
Perchè non farla
Ti piace il nostro
impegno nella divulgazione ?
Aiutaci offrendoci un caffè
Di qualunque importo Con PayPal Grazie per il sostegno
Yellowstone come laboratorio naturale
La caldera di Yellowstone, negli Stati Uniti occidentali, è uno dei supervulcani più famosi al mondo. Negli ultimi 2,1 milioni di anni ha subito due supereruzioni, il che la rende un sito importante per lo studio del comportamento dei sistemi vulcanici giganti.
Precedenti ricerche hanno dimostrato che Yellowstone contiene un ampio sistema di magma pastoso di lunga durata che si estende attraverso la litosfera e si immerge verso sud-ovest. Gli studi suggeriscono inoltre che un corpo magmatico più superficiale e ricco di liquidi, simile al concetto classico di camera magmatica, potrebbe formarsi solo brevemente prima di un’eruzione.
Sebbene gli scienziati abbiano appreso molto sulla struttura interna di Yellowstone, le forze più profonde responsabili della creazione e del mantenimento di questo sistema rimangono ancora poco chiare.
Un “vento del mantello” sotto il Nord America
Utilizzando il loro nuovo modello geodinamico, i ricercatori hanno scoperto che il magma di Yellowstone proviene dall’astenosfera superficiale piuttosto che da un pennacchio del mantello profondo che risale dall’interno della Terra.
Secondo il modello, un “vento del mantello” che si muove verso est trasporta materiale astenosferico caldo verso Yellowstone. Questo vento del mantello è generato dalla subduzione a lungo termine della placca di Farallon, i cui resti si trovano ancora in profondità sotto l’America settentrionale centro-orientale.
A differenza dei venti atmosferici, questo vento del mantello consiste in un ampio movimento orizzontale di roccia calda che scorre lentamente all’interno del mantello terrestre.
Man mano che questo materiale galleggiante si muove sotto il continente, viene trascinato verso il basso sotto la spessa litosfera. Lo stiramento risultante crea le condizioni che favoriscono la fusione per decompressione, producendo magma. Questa scoperta mette in discussione l’idea a lungo consolidata che Yellowstone si trovi al di sopra di un pennacchio del mantello profondo che si innalza dal confine tra nucleo e mantello.
Le forze profonde modellano il sistema magmatico di Yellowstone
Lo studio dimostra inoltre che il vento del mantello contribuisce a determinare la forma e l’evoluzione del vasto sistema magmatico di Yellowstone.
Il flusso del mantello verso est esercita una pressione contro la spessa radice litosferica situata a est di Yellowstone. Allo stesso tempo, la litosfera più leggera a ovest genera una forza contraria. Insieme, queste forze contrastanti “lacerano” di fatto la litosfera continentale, creando un canale con immersione verso sud-ovest al di sotto di Yellowstone.
Questo canale funge da efficiente percorso per la risalita, il movimento e l’evoluzione del magma all’interno della litosfera. Di conseguenza, svolge un ruolo fondamentale nel controllo della struttura e dello sviluppo a lungo termine del sistema magmatico di Yellowstone.
I risultati del modello corrispondono fedelmente alle osservazioni geofisiche e geochimiche indipendenti raccolte nella regione.
Nuove prospettive sulla formazione dei supervulcani
I ricercatori affermano che il loro studio fornisce la spiegazione più completa finora disponibile su come si formano i grandi sistemi magmatici al di sotto dei supervulcani. Il modello collega la generazione del magma nell’astenosfera con il suo accumulo nella litosfera, connettendo processi che in precedenza erano difficili da spiegare all’interno di un unico quadro concettuale.
Lo studio individua inoltre un meccanismo fisico in grado di sostenere sistemi di magma pastoso di grandi dimensioni e di lunga durata, una caratteristica comune a molti supervulcani in tutto il mondo.
Abstract strutturato
INTRODUZIONE
Il vulcanismo silicico esplosivo rappresenta uno dei rischi geologici più catastrofici della Terra, con impatti ambientali diffusi, tra cui sconvolgimenti climatici ed eventi di estinzione di massa. Una grande eruzione che forma una caldera è la manifestazione superficiale ultima di complessi processi dinamici che avvengono nel sistema magmatico sotterraneo. Pertanto, comprendere i meccanismi di migrazione ed evoluzione del magma nel sottosuolo è fondamentale per la previsione delle eruzioni e la valutazione del rischio vulcanico.
Il sistema vulcanico di Yellowstone, situato nella regione tettonicamente attiva degli Stati Uniti occidentali, è stato teatro di alcuni dei più grandi eventi di formazione di caldere negli ultimi 2,1 milioni di anni. Pertanto, la sua prossima eruzione potrebbe causare gravi conseguenze e importanti ripercussioni sociali. Numerosi studi sono stati dedicati alla comprensione dello stato fisico del sistema magmatico sotterraneo di Yellowstone. Tuttavia, il meccanismo che alimenta il vulcanismo di Yellowstone rimane oggetto di dibattito, a causa sia della complessa storia tettonica del Nord America occidentale sia delle elusive dinamiche del mantello sottostante.
MOTIVAZIONE
Si ritiene generalmente che le grandi caldere siliciche con eruzioni ripetute, come Yellowstone, abbiano i loro serbatoi magmatici superficiali riforniti da magma fuso proveniente dall’astenosfera sottostante. Con l’accumulo di magma fuso a lungo termine, i serbatoi magmatici superficiali passano a uno stato eruttivo. Dopo un’eruzione che forma la caldera, inizia un nuovo ciclo.
Recenti studi geofisici dimostrano che i serbatoi magmatici superficiali di Yellowstone vengono riforniti da magma fuso proveniente dall’astenosfera. Immagini sismiche e magnetotelluriche rivelano che il complesso della caldera di Yellowstone e i serbatoi magmatici sono collegati da una rete di condotti magmatici inclinata verso sud-ovest che si estende fino alla parte più superficiale dell’astenosfera, al di sotto della pianura orientale del fiume Snake, dove l’astenosfera calda si fonde parzialmente. Questo sistema di condotti magmatici translitosferici inclinati (TLMPS) è una caratteristica riscontrata in diversi studi osservazionali, ma la sua origine geodinamica rimane sconosciuta.
RISULTATI
Per identificare il meccanismo che guida l’inclinazione del TLMPS di Yellowstone e l’origine delle fusioni, abbiamo costruito un modello geodinamico tridimensionale completo utilizzando le strutture attuali del mantello convettivo e della litosfera continentale, vincolate da dati geofisici e geodinamici. In questo modello, abbiamo calcolato simultaneamente la dinamica attuale della litosfera e del mantello convettivo in un quadro fisico unificato.
I nostri risultati mostrano che la TLMPS inclinata di Yellowstone è controllata principalmente dalla tettonica litosferica. Al di sotto di Yellowstone, il nostro modello prevede una zona di estensione con immersione verso sud-ovest, modellata congiuntamente dalla forza di volume litosferica dovuta alla struttura di densità litosferica e dalla trazione basale causata dall’astenosfera calda che scorre verso est e interagisce con la litosfera. Questa zona di deformazione translitosferica inclinata assomiglia molto alla TLMPS rilevata geofisicamente al di sotto di Yellowstone, confermando il ruolo chiave dell’estensione tettonica nel prelevare i fusi dall’astenosfera più superficiale e portarli in superficie.
Combinando i risultati della nostra modellazione con osservazioni multidisciplinari, dimostriamo inoltre che la maggior parte del magma di Yellowstone ha origine dall’astenosfera superficiale con un contributo minimo dal pennacchio profondo, migra attraverso il TLMPS controllato tettonicamente e si evolve nelle masse crostali per poi innescare il vulcanismo in superficie.
CONCLUSIONE
Sistemi TLMPS con geometrie complesse, come confermato a Yellowstone, sono stati identificati anche in altre regioni del mondo in diversi contesti tettonici. Anche questi altri sistemi magmatici potrebbero essere modellati da una tettonica litosferica superficiale simile a quella di Yellowstone. Pertanto, le dinamiche da noi ipotizzate per il sistema vulcanico di Yellowstone potrebbero essere rappresentative delle grandi caldere siliciche in tutto il mondo e fornire spunti per la previsione delle eruzioni e la valutazione del rischio vulcanico.
Illustrazione schematica del sistema di condotti magmatici translitosferici (TLMPS) di Yellowstone ai giorni nostri.
La regione blu nella litosfera, che rappresenta la regione tettonica estensionale, delinea generalmente il TLMPS nella regione di Yellowstone. Nell’astenosfera al di sotto di Yellowstone, il materiale caldo che scorre verso est produce fusi primari con scarso apporto dal pennacchio del mantello. Dopo essere penetrati nella litosfera, i fusi primari migrano nel TLMPS inclinato e alimentano infine il vulcanismo superficiale di Yellowstone. LAB, confine litosfera-astenosfera. Immagine Tradotta in Italiano Credito: TheSolver.it
Approfondimenti
Materials provided by Chinese Academy of Sciences Headquarters. Note: Content may be edited for style and length.
Zebin Cao, Lijun Liu, Bo Wan, Ling Chen, Craig Lundstrom. Tectonic origin of Yellowstone’s translithospheric magma plumbing system. Science, 2026; 392 (6794) DOI: 10.1126/science.ady2027
by 