El sorprendente origen de los volcanes de Turquía se encuentra a más de 1500 kilómetros de distancia

Situada sobre la placa tectónica de Anatolia, encajada entre tres placas mayores, Turquía se encuentra en una de las regiones con mayor actividad sísmica del planeta. Los terremotos de magnitud 7,8 y 7,5 que devastaron Turquía y Siria en febrero de 2023 se produjeron cuando la placa de Anatolia se deslizó contra la placa de Arabia, al sur. Pero hay algo que ha dejado perplejos a los científicos sobre esta parte del planeta durante años: ¿por qué Turquía tiene volcanes en el interior, lejos de los límites tectónicos donde generalmente se produce la actividad volcánica?

En un estudio publicado en la revista Geochemistry, Geophysics, Geosystems, un equipo de científicos cree haber encontrado una respuesta. Mediante el estudio de las ondas sísmicas subterráneas, así como de indicios en las rocas de la superficie, descubrieron indicios de un canal de roca fundida que fluye horizontalmente justo por debajo de la placa de Anatolia. Este magma está más caliente y se mueve más deprisa que el material que lo rodea en el manto superior de la Tierra, lo que hace que se pegue a la superficie e impulse el vulcanismo.

(Relacionado: El terremoto de Turquía de 2016: El día después)

El equipo también rastreó el origen de este flujo de magma: el Rift de África Oriental, una serie de fracturas en la corteza terrestre a más de 2000 kilómetros de distancia. Los hallazgos sugieren que una pluma de roca fundida que se eleva dentro de la grieta, donde la placa africana se está separando, impulsa el canal horizontal de magma, que apenas se enfría mientras viaja bajo tierra y alimenta los volcanes a lo largo de su camino.

"Que el material de la pluma pueda desplazarse lateralmente a lo largo de la base de la placa tectónica con rapidez y a grandes distancias concuerda con las observaciones, por ejemplo, en torno a la pluma islandesa", afirma Fergus McNab, geofísico del Centro Alemán de Investigación en Geociencias GFZ de Potsdam (Alemania) que no participó en el estudio. "Sin embargo, aquí las distancias son mayores, y el hecho de que se siga generando vulcanismo a tales distancias es único".

El desplazamiento horizontal de la pluma se ha modelizado en otros lugares, incluso bajo Hawái y partes del Océano Pacífico. Estos hallazgos recogidos sugieren que el material del manto puede viajar mucho más lejos de lo que se pensaba sin perder mucho calor, lo que ofrece una posible explicación de cierta actividad volcánica en lugares inesperados.

(Relacionado: ¿Qué aportó a la ciencia la erupción del volcán Cumbre Vieja de La Palma?)

Volcanismo más allá de las fronteras

Turquía tiene un largo historial de vulcanismo intermitente; la erupción más reciente se produjo el 2 de julio de 1840, cuando el magma calentó el agua y provocó una explosión en el monte Ararat. La explosión desencadenó un corrimiento de tierras que arrasó los pueblos cercanos y mató a unas 1900 personas.

La erupción ha desconcertado durante mucho tiempo a los científicos, ya que el monte Ararat se encuentra a varios cientos de kilómetros de un límite tectónico. La mayoría de los volcanes se agrupan en torno a puntos calientes situados en los bordes de las placas tectónicas de la Tierra, placas de roca que se desplazan lentamente sobre el manto del planeta como gigantescos trozos de cáscara de huevo agrietada. Cuando estas placas chocan, una suele hundirse bajo la otra, liberando roca fundida que impulsa a los volcanes.

Pero hay varios campos volcánicos que se encuentran en medio de las placas tectónicas. Estos volcanes intraplaca, como los llaman los investigadores, se alimentan a veces de penachos de roca caliente que fluyen verticalmente desde el manto. Sin embargo, en otros casos no parece existir tal pluma, como ocurre bajo el monte Ararat, en Anatolia.

Investigaciones anteriores sobre el vulcanismo en torno a la placa de Anatolia han llevado a algunos científicos a sugerir que la actividad se debe a procesos tectónicos locales, como el desmoronamiento de la placa inferior en el manto. Pero estas explicaciones por sí solas no encajan del todo con las altas temperaturas que se observan repartidas por toda la región. Así que Junlin Hua, geólogo de la Universidad de Texas (Estados Unidos), y sus colegas profundizaron un poco más.

(Relacionado: En busca del extraordinario secreto de este solitario volcán)

Buscando los orígenes

Los investigadores combinaron pistas sísmicas y geoquímicas para estudiar la temperatura y el perfil del manto bajo Anatolia oriental. Las imágenes sísmicas mostraron un canal en el que las ondas se ralentizan (lo que indica temperaturas más elevadas y un manto parcialmente fundido) a entre unos 18 y 27 metros de profundidad en una región del interior del planeta conocida como astenosfera.

A continuación, el equipo analizó los datos de 117 muestras de basalto halladas en el campo volcánico turco de Karacadağ. El magma en erupción cristaliza de una forma específica que puede revelar detalles de su formación. Utilizando esta información, determinaron una temperatura en el canal de unos 1426 grados Celsius, 35 grados más caliente que el manto ambiental.

A continuación, los investigadores analizaron los isótopos químicos de muestras de basalto tomadas en lugares situados a lo largo de la ruta de 2011 kilómetros del canal, entre África Oriental y Turquía. Con datos de 1004 muestras de roca, hallaron trazas superpuestas de isótopos de estroncio, neodimio y plomo que apuntaban a un origen común.

"Los magmas nos están diciendo que son consistentes", afirma Karen Fischer, sismóloga de la Universidad de Brown (Estados Unidos) y coautora del estudio. "También nos están diciendo que son consistentes con la misma fuente en el manto".

El modelado posterior de estas rocas reveló que el magma en el canal viaja lo suficientemente rápido como para mantener una temperatura más alta que el resto de la astenosfera. Los modelos sugieren que, para mantener este calor, el magma se desplaza unos 24 centímetros al año, tardando algo menos de 11 millones de años en llegar a Anatolia. Esto puede parecer lento, pero para el magma que se abre camino a través del denso manto, es bastante rápido.

"Estos flujos pueden estar entre los movimientos del manto más rápidos de la Tierra", afirma Maxim Ballmer, geodinamista del University College de Londres (Reino Unido) que no participó en el estudio.

Los autores proponen que esta velocidad se debe a la presión ejercida por la pluma ascendente del Rift de África Oriental y a la menor viscosidad del magma más caliente. "Lo realmente importante es que aún está caliente, por lo que puede generar estos volcanes", afirma Hua.

Cómo se inició exactamente el canal sigue siendo una cuestión abierta que podría explorarse en futuros trabajos. "Una posibilidad (...) es que la extensión de las placas en el Mar Rojo favoreciera el flujo hacia el norte, aunque esto no se ha explorado con detalle", afirma McNab.

Una pista se encontró en los isótopos: un cambio en su composición hace unos 10 millones de años, alrededor de la época en que colisionaron las placas de Anatolia y Arabia. Esto sugiere que el canal, que podría haberse extendido hasta Jordania, podría haber encontrado una nueva abertura durante la colisión tectónica, afirma Hua.

(Relacionado: ¿Por qué nadie sintió un terremoto que duró 50 días?)

Penachos de otro mundo

Los nuevos hallazgos obligan a los científicos a replantearse hasta dónde puede extenderse el material de una pluma ascendente antes de desencadenar erupciones volcánicas. "El material de las plumas del manto puede alcanzar y alterar partes de la Tierra a distancias mucho mayores de lo que se cree", afirma Fischer. "Parece haber corredores en los que las plumas pueden afectar al manto superior a miles de kilómetros de distancia".

Se pensaba que los penachos irradiaban como un disco al llegar a la superficie, aunque la nueva investigación sugiere que también podrían dispersarse en finos canales, rápidamente y a grandes distancias. "Si pensamos en un penacho enviando zarcillos en muchas direcciones distintas, empezamos a encontrar una explicación a estos fenómenos", afirma Fischer.

Éste podría ser un mecanismo para explicar parte de la misteriosa actividad volcánica del pasado, como la de la provincia magmática del Atlántico central, una zona de vulcanismo generalizado que coincidió con la ruptura de Pangea hace unos 200 millones de años. Se cree que esta actividad volcánica desbocada provocó una extinción masiva a finales del Triásico.

El trabajo también podría servir de base para futuras investigaciones sobre el vulcanismo en otros planetas, como Venus, que carece de placas tectónicas pero parece tener una actividad similar a la de los penachos. Además, el estudio de la agitación del interior de nuestro planeta y de los movimientos de sus placas tectónicas puede ayudarnos a comprender los ambientes que se forman en la superficie.

"Sólo recientemente hemos empezado a comprender cómo los mismos procesos que desencadenan las erupciones volcánicas y los terremotos también contribuyen a estabilizar el volumen y el clima de los océanos durante millones o miles de millones de años", afirma Ballmer, "manteniendo así las condiciones en la superficie durante escalas de tiempo necesarias para la evolución de la vida superior."