Nuove mappe delle radici vulcaniche in Africa rivelano complessità del mantello terrestre

Un team internazionale di ricercatori ha mappato le radici profonde degli hotspot vulcanici in Africa, rivelando una struttura del mantello terrestre più complessa di quanto si pensasse. Sono stati analizzati otto sistemi di hotspot, tra cui Afar, Africa orientale, Comore, Reunion con Mauritius, Marion, Crozet, Kerguelen e Amsterdam-Saint Paul. L’analisi, condotta da Xiyuan Bao dell’Harvard University, Mathurin Dongmo Wamba dell’University of Bern e Andreas Stracke dell’University of Munster, ha combinato dati geofisici e geochimici per ricostruire una mappa congiunta delle zone profonde del mantello. I risultati, pubblicati su ‘Science’, indicano che le sorgenti di questi hotspot non formano un unico sistema omogeneo, ma sembrano organizzate in almeno tre grandi domini distinti, ciascuno esteso per circa mille chilometri.

Un modello matematico per tracciare i pennacchi

Per superare le limitazioni delle immagini sismiche, i ricercatori hanno utilizzato un modello matematico basato sulla teoria dei grafi. Questo approccio permette di identificare non solo un singolo percorso tra un hotspot e il mantello profondo, ma un insieme di possibili traiettorie attraverso le regioni caratterizzate da basse velocità delle onde sismiche. In questo modo, è possibile tenere conto della complessità tridimensionale del mantello e del fatto che uno stesso hotspot potrebbe essere collegato a più zone sorgente. L’analisi ha rivelato che i percorsi non sono necessariamente colonne verticali, ma possono inclinarsi, deviare lateralmente o ristagnare a determinate profondità.

Le radici degli hotspot convergono a mille chilometri

Nel caso di Reunion, ad esempio, sono emersi sia una traiettoria relativamente verticale che percorsi fortemente deviati lateralmente. Le diverse radici individuate tendono a convergere intorno ai mille chilometri di profondità, indicando una struttura del sistema molto più complessa rispetto all’immagine tradizionale di singoli pennacchi indipendenti che salgono verticalmente dal mantello profondo. Gli scienziati hanno verificato che questa suddivisione è compatibile con le condizioni termiche attese per i pennacchi del mantello. Tutti gli hotspot analizzati presentano una temperatura in eccesso media superiore a 110 gradi Celsius rispetto al mantello circostante, con alcuni che superano i 120 gradi.

La ricerca suggerisce inoltre che alcune deviazioni dei pennacchi si concentrino a profondità specifiche. Un primo massimo compare intorno ai 260 chilometri e un secondo tra circa 660 e mille chilometri, seguito da una fascia più debole tra mille e 1.500 chilometri. Secondo gli autori, queste deviazioni potrebbero essere collegate a cambiamenti della viscosità, della densità o delle fasi mineralogiche del mantello, anche se i dati non permettono ancora di stabilire quale meccanismo sia responsabile.

Un’immagine del mantello più precisa

Il risultato più importante riguarda la natura stessa delle grandi strutture presenti alla base del mantello. La convergenza tra la classificazione geofisica e quella geochimica è compatibile con l’esistenza di almeno tre regioni composizionalmente differenti, ciascuna dell’ordine di mille chilometri, nella parte orientale della Llsvp africana. Considerati insieme a precedenti studi sulla sua porzione occidentale, i nuovi risultati suggeriscono che l’intera struttura africana possa essere chimicamente eterogenea. Questo rende, secondo gli autori, improbabile che la Llsvp abbia un’origine esclusivamente termica.

Per distinguere tra queste possibilità saranno necessari nuovi studi geodinamici, una maggiore copertura delle osservazioni sismiche sui fondali oceanici e dati geochimici più completi sulle rocce vulcaniche degli hotspot. La ricerca ha quindi aperto nuove prospettive per comprendere meglio la dinamica interna della Terra e il ruolo delle strutture profonde nel vulcanismo.