Descubierto un enorme reservorio submarino: podría explicar los misteriosos terremotos en Nueva Zelanda

Un instrumento de imágenes sísmicas sigue a un barco de investigación durante un estudio de la zona de subducción de Hikurangi en Nueva Zelanda. Dirigida por el Instituto de Geofísica de la Universidad de Texas, la investigación descubrió un vasto y antiguo depósito de agua enterrado a kilómetros de profundidad en el fondo marino. Crédito: Instituto de Geofísica de la Universidad de Texas/Adrien Arnulf

Una importante reserva de agua descubierta debajo del fondo del océano cerca de Nueva Zelanda podría ofrecer información sobre la mecánica de los terremotos de deslizamiento lento y la actividad tectónica.

Los investigadores han descubierto un mar de agua atrapado en los sedimentos y rocas de una meseta volcánica perdida que ahora se encuentra en lo profundo de la corteza terrestre. Revelado por una imagen sísmica en 3D, el agua se encuentra a dos millas bajo el fondo del océano frente a la costa de Nueva Zelanda, donde podría amortiguar una falla sísmica importante que domina la Isla Norte del país.

Terremotos de flujo lento y agua.

Se sabe que la falla produce terremotos de movimiento lento, llamados eventos de deslizamiento lento. Estos pueden liberar la presión tectónica reprimida de manera inofensiva durante días y semanas. Los científicos quieren saber por qué ocurren con más frecuencia en algunas fallas que en otras.

Se cree que muchos terremotos de deslizamiento lento están relacionados con agua enterrada. Sin embargo, hasta ahora no había evidencia geológica directa que sugiriera la existencia de un depósito de agua tan grande en esta falla particular de Nueva Zelanda.

La meseta de Hikurangi es el remanente de una serie de erupciones volcánicas épicas que comenzaron hace 125 millones de años en el Océano Pacífico. Un estudio sísmico reciente (rectángulo rojo) realizado por el Instituto de Geofísica de la Universidad de Texas tomó imágenes de la meseta mientras se hunde en la zona de subducción de Hikurangi en Nueva Zelanda (línea roja). Crédito: Andrew Gase

«Aún no podemos ver lo suficientemente profundo como para saber exactamente el efecto sobre la falla, pero podemos ver que la cantidad de agua que cae aquí es en realidad mucho mayor de lo normal», dijo el autor principal del estudio, Andrew Gase, quien Realizó el trabajo como investigador postdoctoral en el Instituto de Geofísica de la Universidad de Texas (UTIG).

La investigación fue publicada recientemente en la revista Avances en la ciencia y se basa en cruceros sísmicos y perforaciones científicas oceánicas dirigidas por investigadores de la UTIG.

La búsqueda de una comprensión más profunda

Gase, ahora investigador postdoctoral en la Universidad Western Washington, pide perforaciones más profundas para descubrir dónde termina el agua, de modo que los investigadores puedan determinar si afecta la presión alrededor de la falla, información importante que podría conducir a una comprensión más precisa. de grandes terremotos, dijo.

Orígenes del embalse

El sitio donde los investigadores encontraron el agua es parte de una vasta provincia volcánica que se formó cuando una columna de lava del tamaño de Estados Unidos irrumpió en la superficie de la Tierra en el Océano Pacífico hace 125 millones de años. El evento fue una de las mayores erupciones volcánicas conocidas en la Tierra y duró varios millones de años.

Gase utilizó escaneos sísmicos para construir una imagen en 3D de la antigua meseta volcánica en la que vio sedimentos gruesos y en capas que rodeaban los volcanes enterrados. Sus colaboradores de la UTIG realizaron experimentos de laboratorio con muestras de roca volcánica y descubrieron que casi la mitad de su volumen era agua.

Una imagen sísmica de la meseta de Hikurangi revela detalles sobre el interior de la Tierra y de qué está hecha. La capa azul verdosa debajo de la línea amarilla muestra agua enterrada en las rocas. Investigadores del Instituto de Geofísica de la Universidad de Texas creen que el agua podría amortiguar los terremotos en la cercana zona de subducción de Hikurangi. Crédito: Andrew Gase

«La corteza oceánica normal, una vez que tenga entre 7 y 10 millones de años, debería contener mucha menos agua», dijo. La corteza oceánica en los escaneos sísmicos era diez veces más antigua, pero seguía siendo mucho más húmeda.

Gase plantea la hipótesis de que los mares poco profundos donde tuvieron lugar las erupciones erosionaron algunos de los volcanes hasta convertirlos en roca porosa y triturada que almacenó agua como acuífero mientras era enterrada. Con el tiempo, la roca y los fragmentos de roca se convirtieron en arcilla, reteniendo aún más agua.

Las implicaciones para comprender los terremotos.

El descubrimiento es importante porque los científicos creen que la presión del agua subterránea puede ser un ingrediente clave en la creación de condiciones que liberen el estrés tectónico a través de terremotos de deslizamiento lento. Esto suele ocurrir cuando los sedimentos ricos en agua quedan enterrados en la falla, atrapando agua bajo tierra. Sin embargo, la falla de Nueva Zelanda contiene poco de este sedimento oceánico típico. En cambio, los investigadores piensan que los volcanes antiguos y las rocas transformadas (ahora arcillas) transportan grandes volúmenes de agua cuando son tragados por la falla.

El director de UTIG, Demian Saffer, coautor del estudio y codirector científico de la misión de perforación científica, dijo que los hallazgos sugieren que otras fallas sísmicas en todo el mundo pueden encontrarse en situaciones similares.

«Es un ejemplo muy claro de la correlación entre los fluidos y el estilo de movimiento de las fallas tectónicas, incluido el comportamiento de los terremotos», dijo. «Esto es algo que planteamos como hipótesis a partir de experimentos de laboratorio y que algunas simulaciones por computadora predicen, pero hay muy pocos experimentos de campo brillante para probar esto a la escala de una placa tectónica».

Referencia: “La subducción de la corteza superior rica en volcánicas proporciona fluidos para el megaempuje superficial y el deslizamiento lento” por Andrew C. Gase, Nathan L. Bangs, Demian M. Saffer, Shuoshuo Han, Peter K. Miller, Rebecca E. Bell, Ryuta Arai, Stuart A. Henrys, Shuichi Kodaira, Richard Davy, Laura Frahm y Daniel H. N. Barker, 16 de agosto de 2023. Avances en la ciencia.
DOI: 10.1126/sciadv.adh0150

La investigación fue financiada por la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. y por agencias científicas y de investigación de Nueva Zelanda, Japón y el Reino Unido.