16 de Junio de 2022
Vulcanología

El contenido en agua del magma determina dónde se almacena

Un estudio concluye que la profundidad de la cámara magmática en los arcos volcánicos (un tipo particular de región volcánica) depende de la cantidad de agua que posea el magma.

El volcán Cleveland, en las islas Aleutianas, fue uno de los volcanes estudiados para analizar la relación entre el contenido en agua de un magma y la profundidad a la que se almacena. [Daniel Rasmussen, Smithsonian]

No todas las erupciones volcánicas son iguales. El contenido en sílice de un magma determina su mayor o menor viscosidad y, por lo tanto, el comportamiento explosivo o efusivo de un volcán. El estilo, la frecuencia y la magnitud de las erupciones dependen en gran medida de ese aspecto.

En ciertos tipos de volcanes, los factores que controlan la profundidad a la que se almacena el magma en reservorios, o cámaras magmáticas, siguen sin conocerse del todo. Daniel Rasmussen, investigador del Museo Nacional de Historia Natural del Instituto Smithsoniano, en Washington DC, y sus colaboradores han concluido que, en el caso de los arcos volcánicos (cadenas de volcanes que suelen caracterizarse por presentar erupciones explosivas), uno de esos factores podría ser el contenido en agua del magma. El equipo ha publicado sus resultados en Science.

Por el contrario, en las dorsales oceánicas, otro tipo de región volcánica, el fenómeno que determina la profundidad de las cámaras magmáticas es bien conocido. En general, se acepta que la profundidad de los reservorios viene condicionada por el «nivel de flotación neutra», la posición donde se equilibran el peso del fundido y su fuerza de empuje. El magma, inicialmente más caliente (y, por consiguiente, menos denso) que la roca circundante, asciende hacia la superficie. Al alcanzar la corteza terrestre, la diferencia de densidad va disminuyendo hasta que el magma se estabiliza a una determinada profundidad, y allí se forma la cámara magmática.

Sin embargo, el análisis comparativo de una serie de estudios geofísicos y geoquímicos revela que no todos los magmas se almacenan en el nivel de flotación neutra. El equipo de Christian Huber, investigador del Departamento de Ciencias de la Tierra, Ambientales y Planetarias de la Universidad Brown, ha establecido que la densidad de los magmas ricos en sílice suele ser inferior a la de la corteza que los rodea, por lo que resultar difícil aplicar la hipótesis anterior.

¿Por qué algunos magmas dejan de ascender a partir de cierta profundidad? Una posible explicación tiene que ver con el contenido en agua de los magmas procedentes de la corteza profunda. El equipo de Rasmussen estudió el caso de los arcos volcánicos, que se originan en los bordes de placas tectónicas convergentes y dan lugar a archipiélagos alineados a lo largo del Cinturón de Fuego del Pacífico, como las islas Aleutianas. Sus cámaras magmáticas se encuentran a profundidades variables que pueden llegar a ser de unos 15 kilómetros.

A fin de identificar el papel del agua, los investigadores recogieron cenizas de seis volcanes para analizar los cristales de olivino que contenían. Cuando crecen, esos cristales atrapan inclusiones vítreas de magma. Midiendo la composición química de esas inclusiones microscópicas, los científicos calcularon el contenido en agua del magma. Luego complementaron sus datos con los de otros cincuenta y seis volcanes de todo el mundo y, para cada uno de ellos, compararon la cantidad de agua con la profundidad estimada del reservorio.

Los resultados revelan que los magmas que contenían más agua solían detenerse (y, por tanto, almacenarse) a mayor profundidad en la corteza terrestre. Según los investigadores, esa correlación entre el contenido en agua y la profundidad de almacenamiento podría estar relacionada con un cambio en la viscosidad del magma. Cuando el fundido asciende por la corteza, el agua que contiene se transforma en vapor a través de un proceso de desgasificación. Eso hace que el magma se enfríe y cristalice, de modo que se volvería más viscoso y su ascenso podría ralentizarse o incluso detenerse. 

Sin embargo, en el caso de magmas más evolucionados, la situación podría ser distinta, como señala Olivier Bachmann, profesor de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich: «Es probable que la detención se produzca al inicio, cuando el poco diferenciado (basáltico, andesítico) asciende desde la corteza inferior. Pero ese proceso sería menos importante a medida que los fundidos continúan diferenciándose en la corteza superior para formar los magmas más evolucionados de nuestro planeta, como los riolíticos, que dan lugar, por ejemplo, a los flujos de obsidiana».

Élisa Doré

Referencia: «Magmatic water content controls the pre-eruptive depth of arc magmas». Daniel J. Rasmussen et al. en Science, vol. 375, págs. 1169-1172, 10 de marzo de 2022.

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