Un instrumento de imágenes sísmicas sigue a un buque 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, una investigación ha encontrado un vasto y antiguo depósito de agua enterrado a kilómetros de profundidad bajo el fondo del mar. Crédito: Instituto Geofísico de la Universidad de Texas/Adrien Arnulf

Una importante reserva de agua descubierta bajo el 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. Como lo revela una imagen sísmica en 3D, el agua se encuentra a tres kilómetros por debajo del fondo del océano frente a la costa de Nueva Zelanda, donde puede estar amortiguando una importante falla sísmica que enfrenta la Isla Norte del país.

Terremotos de deslizamiento lento y de agua

La falla es conocida por producir terremotos en cámara lenta, llamados eventos de deslizamiento lento. Pueden liberar la presión tectónica reprimida de manera inofensiva durante días y semanas. Los científicos quieren saber por qué esto sucede 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 ha habido evidencia geológica directa que sugiera 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) dirigido por el Instituto de Geofísica de la Universidad de Texas capturó imágenes de la meseta mientras se hunde en la zona de subducción Hikurangi de Nueva Zelanda (línea roja). Crédito: Andrew Gas

«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 trabajó como becario postdoctoral en el Instituto Geofísico de la Universidad de Texas (UTIG).

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

La búsqueda de una comprensión más profunda

Gase, que ahora es becario postdoctoral en la Universidad Western Washington, pide perforaciones más profundas para descubrir a dónde va el agua para 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 depósito de agua

El lugar donde los investigadores encontraron el agua es parte de una vasta provincia volcánica que se formó cuando una nube 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, donde vio sedimentos gruesos y en capas que rodeaban 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 su composición. La capa azul verdosa debajo de la línea amarilla muestra agua enterrada en las rocas. Los investigadores del Instituto Geofísico de la Universidad de Texas creen que el agua puede estar amortiguando los terremotos en la cercana zona de subducción de Hikurangi. Crédito: Andrew Gas

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

Gase especula que los mares poco profundos donde ocurrieron las erupciones erosionaron algunos de los volcanes, convirtiéndolos en rocas porosas y fragmentadas que almacenaron agua como un acuífero mientras estaban enterrados. Con el tiempo, la roca y los fragmentos de roca se convirtieron en arcilla, reteniendo aún más agua.

Las implicaciones para entender el terremoto

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 la tensión tectónica a través de terremotos de deslizamiento lento. Esto sucede a menudo cuando los sedimentos ricos en agua quedan enterrados con la falla, atrapando agua bajo tierra. Sin embargo, la falla de Nueva Zelanda contiene poco de este típico sedimento oceánico. En cambio, los investigadores creen que los volcanes antiguos y las rocas transformadas (ahora arcillas) transportan grandes volúmenes de agua al ser 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 una ilustración muy clara 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 hemos descubierto a partir de experimentos de laboratorio y que algunas simulaciones por computadora lo predicen, pero hay muy pocos experimentos de campo claros para probar esto a la escala de una placa tectónica».

Referencia: “La subducción de la corteza superior rica en volcánicas proporciona fluidos para megaempujes poco profundos y deslizamientos lentos” 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 HN Barker, 16 de agosto de 2023. Avances científicos.
DOI: 10.1126/sciadv.adh0150

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