«¡Núcleo en cubierta!»
Durante dos meses, cada vez que escuchaba ese grito, corría a la cubierta del JOIDES Resolution para ver a la tripulación sacar un tubo cilíndrico de 30 pies (10 metros) lleno de rocas y sedimentos multicolores en capas perforados del fondo marino debajo de nuestro barco.
En el invierno de 2022, pasé dos meses navegando por el sur del mar Egeo a bordo del JOIDES Resolution del Programa Internacional de Descubrimiento de los Océanos como parte de la Expedición 398 del IODP. Mis colegas geólogos y yo utilizamos este antiguo barco de exploración petrolera para perforar profundamente el fondo marino y revelar la historia volcánica de la zona frente a la costa de Santorini, Grecia.
Como científico que estudia la química de las rocas volcánicasUtilizo mi experiencia para correlacionar los sedimentos volcánicos con la erupción que los causó y para comprender las condiciones que experimentó el magma tanto en profundidad debajo de un volcán como durante una erupción.
La perforación del fondo marino realizada por nuestra expedición reveló una Erupción volcánica masiva pero desconocida hasta ahora que tuvo lugar hace más de 500.000 años. Este descubrimiento amplía nuestra comprensión de la actividad volcánica en la cadena de volcanes que componen el Arco volcánico del sur del Egeolo que permitirá un análisis de riesgos más preciso de esta región.
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Construyendo una historia volcánica más completa
Los arqueólogos han estado fascinados durante mucho tiempo con la erupción de Santorini de la Edad de Bronce tardía alrededor del 1600 a. C. Esta erupción está asociada con el declive de la Civilización minoica en la cercana isla de Creta. Los geólogos también tienen un interés significativo en la región, debido a la volatilidad de la actividad volcánica y sísmica en esta área que alberga aproximadamente 15.000 habitantes y atrae alrededor 2 millones de turistas por año.
Aunque existe una importante documentación sobre el volcán de Santorini en tierra, los científicos saben que este registro es incompleto. En tierra, la erosión, la vegetación y otros eventos eruptivos a menudo cubren u ocultan depósitos volcánicos más antiguos, lo que da como resultado una historia fragmentaria. La perforación en aguas profundas que permite la Resolución JOIDES del IODP brinda a los investigadores acceso a un registro geológico que rara vez se conserva en tierra.
Después de una erupción volcánica, los materiales piroclásticos (fragmentos de roca y cenizas formados durante la erupción) se depositan en la columna de agua y se acumulan en el fondo marino. Allí, arcillas y material biológico, como las conchas de pequeños organismos marinos, caen continuamente, cubriendo los depósitos de roca volcánica. Este proceso preserva un registro de cada erupción individual en una sola capa. Las capas se van construyendo con el tiempo, y cada evento volcánico sucesivo crea un registro cronológico casi continuo de la historia volcánica de la región.
La misión de la Expedición 398 fue acceder a este registro de aguas profundas para documentar la extensa historia de erupciones en cada área de actividad volcánica concentrada.
Expedición IODP 398
La Expedición 398 del IODP recolectó núcleos de perforación para comprender mejor la historia volcánica y el intervalo de recurrencia de los volcanes Santorini, Christiana y Kolumbo en esta región. El equipo de JOIDES Resolution perforó 12 sitios a una profundidad máxima de 2950 pies (900 metros) debajo del fondo marino. Recuperamos más de 11 000 pies (3356 metros) de núcleos en total en 780 núcleos.
A medida que los técnicos cortaban el núcleo en secciones de 1,5 metros (4½ pies), los científicos se reunían para ver qué material se había recuperado. Después de llevar los núcleos a la superficie bajo presión, el equipo los partía longitudinalmente, los fotografiaba, analizaba sus propiedades físicas, como la susceptibilidad magnética, y describía el material. Los descriptores de núcleos miden y registran la composición geológica de cada unidad rocosa contenida en su interior.
Como responsable del laboratorio de geoquímica, tomé pequeñas muestras de varias capas de roca volcánica y ceniza para disolverlas y analizarlas para determinar su composición de oligoelementos. Durante una erupción, el magma se cristaliza y se mezcla con elementos del agua y la roca con los que entra en contacto. Los cambios químicos resultantes en el magma son exclusivos de las condiciones de esa erupción en particular. Por lo tanto, una vez que descubro la composición química de las muestras de depósitos, puedo determinar su origen volcánico.
Nuestro descubrimiento: La toba arqueológica
Durante la expedición, nuestro grupo de investigadores descubrió una gruesa capa de piedra pómez blanca en varios sitios, en varias cuencas diferentes. bioestratigrafía Cada aparición de la capa data de la misma edad: entre 510.000 y 530.000 años atrás. Las correlaciones geoquímicas sugirieron que la composición era la misma en todos los pozos de perforación.
El hallazgo de la misma capa en todas estas cuencas permite a nuestro equipo de investigación modelar la magnitud de la erupción que la provocó. Utilizamos datos sísmicos recopilados durante la expedición para determinar que el volumen del sedimento volcánico es de aproximadamente 21 millas cúbicas (90 kilómetros cúbicos), con espesores de hasta 490 pies (150 metros) en algunos lugares. Además, determinamos que esta capa de roca volcánica se extendía sobre 1.100 millas cuadradas (3.000 kilómetros cuadrados) de esta región en el sur del mar Egeo.
Nuestro equipo denominó este depósito Archaeos Tuff, de la palabra griega arquea El nombre refleja el origen griego de la roca, así como el hecho de que era significativamente más antigua que gran parte de la actividad volcánica que conocemos en la tierra.
Las características de la toba arqueológica permiten comprender la naturaleza de la erupción volcánica que la formó. Su espesor y su distribución en una amplia zona sugieren que la toba arqueológica es el resultado de una única erupción de gran intensidad. Las numerosas vesículas, o pequeños agujeros, que hay en la roca indican que se liberó una gran cantidad de gas al mismo tiempo que el magma líquido. Estas pequeñas burbujas de gas dan la imagen de una potente erupción en la que se liberó una gran cantidad de gas volátil con bastante rapidez.
Sin embargo, a pesar de su evidente tamaño y ferocidad, esta erupción no se correlacionó con ningún depósito terrestre conocido previamente ni con ninguna gran erupción. La relativa falta de material terrestre sugiere una erupción principalmente submarina. Una vez que supimos lo que buscábamos, nuestro equipo pudo relacionar nuestra recién descubierta capa de sedimento volcánico en aguas profundas con unos pocos depósitos terrestres pequeños, no correlacionados previamente, en las islas de Santorini, Christiana y Anafi. La presencia de estos depósitos indica alguna ruptura de la superficie del mar durante la erupción, lo que nuevamente coincide con nuestra imagen de una erupción enérgica.
Un estudio más profundo de la composición y la edad de la toba arqueológica confirmó la naturaleza única del depósito de roca dejado por esta erupción. Basándonos en los datos que hemos recopilado, nuestro equipo cree que la toba arqueológica es el resultado de una erupción seis veces mayor que la erupción minoica de la Edad de Bronce, que dejó tras de sí depósitos de roca 30 veces más gruesos. La presencia de un depósito volcánico de tal tamaño nos indica que el Arco Volcánico del Egeo Meridional tiene más capacidad de producir grandes erupciones volcánicas submarinas de lo que los científicos habían reconocido anteriormente.
La identificación de la toba arqueológica amplía el conocimiento que tenemos sobre los procesos volcánicos en el sur del mar Egeo. Sugiere una mayor propensión al vulcanismo submarino peligroso de lo que se creía anteriormente, y que las autoridades deben reevaluar los riesgos volcánicos para la población circundante.
