Axial Seamount ao largo do Oregon está a mudar o modelo da crosta oceânica

Ao largo da costa do Oregon, um vulcão submarino inquieto chamado Axial Seamount tem sido acompanhado de perto há décadas. Os cientistas usam instrumentos instalados no fundo do mar para registar quando o edifício vulcânico incha, quando treme e, de forma aproximada, quando deverá entrar em erupção. Faltava, porém, uma peça essencial: ninguém tinha visto como é o seu interior.

Quando uma equipa conseguiu finalmente reconstruir, em três dimensões, a estrutura interna do vulcão, o que apareceu não coincidia com aquilo que os manuais descrevem. Havia uma ausência marcante - algo que muitos geólogos tomavam como regra praticamente universal.

O modelo padrão

Durante décadas, a explicação mais aceite assentou num esquema simples e “limpo”. Por cima de uma câmara magmática profunda existiriam duas camadas bem definidas: no topo, sucessivas escoadas de lava; por baixo, uma zona mais espessa composta por fissuras verticais preenchidas por magma que solidificou.

Tanto amostras obtidas por perfuração como secções de fundo oceânico antigo hoje expostas em terra pareciam confirmar essa leitura. As fissuras alimentariam cada erupção, a lava arrefeceria e, assim, a crosta oceânica cresceria, camada após camada.

Esse modelo funciona em muitas dorsais oceânicas. Mas levanta uma dúvida em contextos diferentes: o que acontece onde um ponto quente - uma fonte persistente de calor que sobe a partir das profundezas da Terra - injeta magma na mesma zona durante centenas de milhares de anos? A dinâmica aí pode ser outra.

Foi à procura dessa evidência que Satish C. Singh, Ph.D., do Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP), e um grupo de colegas nos Estados Unidos decidiram investigar.

Mapear o Axial Seamount

O Axial Seamount situa-se a cerca de 480 km da costa do Oregon, no local onde a Dorsal de Juan de Fuca - uma fratura/rifte no fundo do Pacífico - se cruza com o ponto quente de Cobb. Existe ali uma cratera em forma de ferradura a aproximadamente 1.400 m de profundidade.

Em memória recente, o monte submarino entrou em erupção três vezes: 1998, 2011 e 2015. Em 2019, um navio de investigação rebocou cabos recetores de som sobre uma área do fundo oceânico, por cima do Axial, com cerca de 40 por 16 km. O método consistiu em fazer atravessar ondas sonoras pela rocha e registar os ecos devolvidos.

A equipa de Singh voltou a processar esses registos com técnicas mais precisas do que as usadas num estudo anterior, conseguindo mapear o interior do vulcão até à rocha fundida situada abaixo.

Uma camada em falta

As novas imagens 3D revelam algo que o esquema dos manuais não antecipava. A faixa espessa de fraturas verticais - conhecida como diques em folha - deveria existir entre as camadas de lava e o magma. Mas não aparece.

Em vez disso, as camadas de escoadas de lava prolongam-se por mais de 3.000 m, descendo até ao topo do reservatório magmático, sem qualquer unidade intermédia.

É provável que continuem a existir algumas fraturas verticais, porque a lava tem de encontrar caminho até à superfície durante as erupções. Ainda assim, na maior parte da área abrangida pelo levantamento, a clássica camada de diques não está presente.

As próprias camadas de lava exibem outro comportamento invulgar. Em vez de se disporem quase horizontais, inclinam-se para o interior, curvando em direção à cratera central. E quanto mais profundas são, maior é a inclinação - chegando a 18 graus junto do magma subjacente.

A equipa de Singh atribui este padrão a duas causas prováveis. Por um lado, as fraturas nos flancos do vulcão vão-se abrindo gradualmente, criando espaço em profundidade. Por outro, erupções de grande dimensão podem esvaziar parte do reservatório, levando o fundo do mar a abater. A lava mais recente acaba depois por preencher essa depressão.

O magma desloca-se lateralmente

Aqui, a surpresa aumenta. As imagens 3D indicam que a rocha fundida se espalha para fora ao longo das próprias camadas de lava.

Estas lâminas relativamente planas de magma - chamadas soleiras de magma (sills) - injetam-se lateralmente na lava mais antiga, em vez de subirem sobretudo por fissuras verticais.

Até agora, ninguém tinha observado de forma direta este tipo de intrusão lateral dentro da crosta superior de um vulcão ativo.

Este movimento “de lado” sugere que o sistema de alimentação do Axial Seamount funciona de uma maneira que o modelo padrão não contemplava: a arquitetura interna é, ao que tudo indica, diferente.

Quando a crosta se consome a si própria

Nas imagens 3D, as camadas de lava mais profundas encostam diretamente ao reservatório magmático quente - os dois aparecem em contacto.

Rocha oceânica saturada de água pode fundir por volta de 800°C, bem abaixo da temperatura do magma recente, que ultrapassa 1.093°C.

A equipa de Singh propõe que esse contacto é suficiente para derreter a lava antiga e reincorporá-la no magma por baixo. Ou seja, neste local a crosta não estará apenas a formar-se: poderá também estar a ser reciclada.

A hipótese não surge do nada - geoquímicos já tinham sugerido este tipo de mistura com base numa química de lavas pouco comum. O que as imagens 3D fornecem agora é o “arranjo” físico que tornaria esse processo plausível.

Ecos da Islândia

Camadas de lava inclinadas deste género só tinham sido identificadas de forma clara noutro sítio: a Islândia, que também assenta sobre um ponto quente. Lá, as camadas mergulham para o interior em direção à dorsal em expansão, de forma semelhante ao que se vê no Axial Seamount.

Trabalhos anteriores explicavam a inclinação sobretudo pelo peso das lavas empilhadas. Os investigadores sugerem, porém, que grande parte da deformação pode dever-se a outro mecanismo: a deflação do reservatório magmático após cada erupção de maior dimensão.

Se esta leitura estiver correta, então a “receita” de construção de crosta em dorsais alimentadas por ponto quente - incluindo a dorsal que formou a própria Islândia - poderá ser bem diferente. A camada espessa de diques poderá formar-se sobretudo onde o abastecimento de magma é mais escasso.

Futuro do Axial Seamount

O Axial Seamount poderá estar atrasado para uma grande erupção. Desde 2015, o vulcão voltou a inflacionar, e a monitorização sísmica indica uma progressão rumo a um novo episódio eruptivo.

Os instrumentos do seu observatório ligado por cabos irão registar o sistema em ação - magma fresco a ascender, o reservatório a esvaziar, o fundo do mar a abater.

Esta descoberta obriga a reformular a imagem da crosta superior numa dorsal alimentada por ponto quente. Em vez de um “bolo” organizado de duas camadas, o que surge é uma pilha de escoadas de lava atravessada por injeções laterais, com soleiras de material fundido. E parte desse conjunto pode estar a derreter onde toca o reservatório em profundidade.

Para equipas que estudam a Islândia, fragmentos antigos de fundo oceânico hoje expostos em continentes e outras dorsais alimentadas por ponto quente, passa a existir um novo termo de comparação. O relato clássico sobre como os oceanos constroem o seu fundo, ao que tudo indica, precisa mesmo de uma revisão cuidada.