Studio svela i segreti del sistema di alimentazione magmatica di Yellowstone: scoperte utili per prevedere le eruzioni future

Molte ricerche sono dedicate a determinare come prevedere al meglio la prossima eruzione del supervulcano di Yellowstone. Parte di queste ricerche consiste nel definire con precisione come funziona e si evolve nel tempo il sistema di migrazione del magma. Il meccanismo esatto che alimenta il vulcanismo di Yellowstone e il modo in cui il magma si sposta dalle profondità della Terra alla superficie sono ancora oggetto di dibattito, ma un nuovo studio, pubblicato sulla rivista Science, fornisce prove che il sistema magmatico sotterraneo di Yellowstone è in gran parte guidato dalla tettonica. Ciò contrasta con alcune teorie precedenti che ipotizzavano che un pennacchio del mantello profondo fosse la principale fonte di magma.

L’elusiva origine dei serbatoi magmatici di Yellowstone

Studi geofisici hanno dimostrato che Yellowstone possiede serbatoi magmatici superficiali che vengono riforniti da magma fuso proveniente dall’astenosfera, una regione viscosa del mantello superiore terrestre, che inizia a circa 80km sotto la superficie, direttamente sotto lo strato solido della litosfera. Alcuni studi ipotizzano che il magma migri verso i serbatoi attraverso un pennacchio del mantello profondo, mentre altri indicano processi tettonici più superficiali.

Alcuni aspetti del sistema di Yellowstone suggeriscono che i meccanismi siano più complessi della teoria del pennacchio del mantello profondo. Ad esempio, la natura bimodale del sistema vulcanico di Yellowstone, che produce magma arricchito di silice e magma arricchito di magnesio e ferro, non è facilmente spiegabile. Inoltre, è stato dimostrato che Yellowstone possiede un sistema di alimentazione magmatica inclinato, ma anche la sua origine non è chiara.

“Sia le immagini sismiche che quelle magnetotelluriche rivelano che il complesso della caldera di Yellowstone e i serbatoi magmatici sono collegati da una rete di alimentazione con immersione verso sud-ovest che si estende fino all’astenosfera superiore al di sotto della Snake River Plain orientale, dove l’astenosfera calda si fonde parzialmente. Questo sistema di alimentazione magmatica translitosferica inclinato (TLMPS) è una caratteristica robusta riscontrata in diversi studi osservativi, ma la sua origine geodinamica rimane sconosciuta“, spiegano gli autori dello studio.

Le forze tettoniche formano un complesso sistema di alimentazione magmatica

Ricercatori cinesi hanno approfondito la meccanica alla base di questo sistema di alimentazione magmatica inclinato (TLMPS) utilizzando un modello geodinamico 3D. Il modello ha integrato dati provenienti da osservazioni sismiche, elettriche e geologiche, nonché dalla dinamica del mantello, per simulare l’attuale sistema magmatico di Yellowstone mappando stress, deformazioni e percorsi di fusione.

Le simulazioni hanno mostrato che il sistema di alimentazione magmatica di Yellowstone è modellato principalmente dalle forze tettoniche nella litosfera e non da un pennacchio del mantello profondo. Hanno scoperto che la maggior parte del magma di Yellowstone viene convogliata verso gli strati superficiali dal TLMPS proveniente dall’astenosfera superficiale, provocando infine l’eruzione del vulcano. Il modello mostra anche che il sistema inclinato è stato modellato dalle forze litosferiche e dalla trazione basale, ovvero lo stress di taglio esercitato sulla base della placca tettonica dal flusso dell’astenosfera viscosa.

Gli autori dello studio spiegano: “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 (Translitospheric Mooreding Plane Zone) rilevata geofisicamente al di sotto di Yellowstone, confermando il ruolo chiave dell’estensione tettonica nel prelevare i fusi dall’astenosfera superiore e portarli in superficie”.

I ricercatori osservano che questi risultati sono probabilmente applicabili anche ad altre regioni vulcaniche. Queste scoperte possono essere utili per prevedere le eruzioni future e valutare i potenziali rischi a Yellowstone e in altri vulcani attivi.