Arco volcánico

Un arco volcánico, tamén chamado arco magmático, é un cinto de volcáns dispostos formando un arco formado nunha zona de subdución dunha placa tectónica. Poden estar situados no bordo dun continente (arcos continentais) ou ser intraoceánicos e neste último caso orixinan un arco de illas ou arco insular.
Os arcos volcánicos son tipicamente paralelos a unha fosa oceánica, co arco localizado máis lonxe da placa subducente que da fosa. A placa oceánica está saturada de auga, principalmente en forma de minerais hidratados como micas, anfíbolos e serpentinas. A medida que a placa oceánica subduce, está sometida a presións e temperaturas crecentes canto maior é a profundidade. A calor e a presión transforman os minerais hidratados da placa, que liberan a súa auga no manto supraxacente. Os volátiles como a auga rebaixan drasticamente o punto de fusión dos materiais do manto terrestre dese lugar, causando que parte do manto funda e forme magma en profundidade baixo a placa non subducente. O magma ascende orixinando o arco de volcáns paralelos á zona de subdución.
Os arcos volcánicos son distintos das cadeas volcánicas formadas nos chamados puntos quentes, que poden aparecer no medio dunha placa tectónica. Neses lugares os volcáns fórmanse un despois doutro a medida que a placa se move sobre o punto quente, e os volcáns aumentan en idade dun extremo da cadea ao outro, como ocorre nas illas Hawai, nas que as illas máis antigas están ao extremo noroeste, mentres que a illa de máis ao leste, a illa grande de Hawai, é a máis nova e ten só 400. 000 anos de antigüidade. Ao contrario, os arcos volcánicos non adoitan presentar un padrón de idades simple. Os arcos volcánicos son distintos dos cintos volcánicos, xa que estes son zonas volcánicas de moita maior extensión.
Existen dous tipos de arcos volcánicos: Arcos intraoceánicos (ou arcos primitivos), orixinados onde a codia oceánica dunha placa subduce baixo outra codia oceánica da placa adxacente, creando un arco de illas ou arco insular.
Arco continental, onde a codia oceánica dunha placa subduce baixo a codia continental doutra placa adxacente, creando un cinto montañoso con forma de arco, con volcáns.
Nalgunhas situacións unha soa zona de subdución pode mostrar ambos as características ao longo da súa lonxitude, xa que parte da placa subduce baixo codia oceánica e parte baixo codia continental. O arco das illas Aleutianas e a península de Alasca son un caso dese tipo de zona de subdución.
A fronte activa dun arco volcánico é o cinto onde se está producindo volcanismo nun momento dado. As frontes activas poden moverse co paso do tempo (millóns de anos), cambiando a súa distancia desde a fosa oceánica, así como a súa anchura. Tectónica
Un arco volcánico forma parte dun complexo arco-fosa, que está comprendido dentro dunha zona de subdución que é visible na superficie da Terra. Unha zona de subdución é onde unha placa tectónica composta por litosfera oceánica relativamente fina se introduce dentro do manto terrestre baixo unha placa non subxacente menos ríxida. A placa non subxacente acabalgante pode ser outra placa oceánica ou unha placa continental. A placa subducente ou lousa subducente (slab na literatura inglesa), introdúcese no manto formando un certo ángulo, polo que se forma unha cuña de manto entre a lousa subducente e a placa acabalgante.
A fronteira entre a placa subducente e a placa non subducente coincide cunha profunda e estreita fosa oceánica. Esta fose créase polo pulo gravitacional da relativamente densa placa subducente, pulando o extremo da placa cara a abaixo. Prodúcense moitos terremotos na lousa subducente, que teñen os seus hipocentros situados a unha profundidade cada vez maior, os cales definen a zona de Wadati–Benioff. O arco volcánico fórmase sobre a placa non subducente sobre o punto onde a placa subducente acada unha profundidade duns 120 km e é unha zona de actividade volcánica de 50 a 200 km de anchura.
A forma do arco volcánico é caracteristicamente convexa cara á placa subducente. Isto é unha consecuencia da xeometría esférica da Terra. A placa subducente compórtanse como unha cuncha fina esférica e flexible, que pode dobrarse cara a abaixo nun ángulo θ sen rachar nin engurrarse, pero só nun círculo de raio θ/2. Isto significa que os arcos nos que a lousa subducente descende a un ángulo menor estarán curvadas máis apertadamente. Os arcos prominentes cuxas lousas subducentes teñen uns ángulos de 45 graos, como os das illas Kuriles, illas Aleutianas e o arco da Sonda, teñen un raio de 20 a 22 graos.
Os arcos volcánicos divídense en arcos nos que a placa non subducente é continental (arcos tipo andino) e arcos nos que a placa non subducente é oceánica (arcos intraoceánicos ou primitivos). A codia baixo o arco ten o dobre de grosor que a media das codias continental ou oceánica: A codia baixo os arcos de tipo andino é de ata 80 km de grosor, mentres que nos arcos intraoceánicos é de 20 a 35 km de grosor. Ao engrosamento da codia contribúen tanto o acurtamento da codia coma o chamado underplating magmático (magma basáltico ascendente que queda atrapado a certa profundidade).
Os arcos volcánicos caracterízanse pola erupción explosiva de magma calcoalcalino, aínda que nos arcos xoves ás veces fan erupción magmas toleíticos e nuns poucos acos emítese magma alcalino. O magma calcoalcalino pode distinguirse do magma toleítico, típico de dorsal mesooceánica, polo seu maior contido en aluminio e menor en ferro e polo seu alto contido en elementos de ión litófilo grande, como potasio, rubidio, cesio, estroncio ou bario, en relación cos elementos de alta forza de campo, como o circonio, niobio, hafnio, terras raras, torio, uranio ou tántalo. A andesita é especialmente característica dos arcos volcánicos, aínda que ás veces tamén aparece en rexións de extensión da codia.
No rexistro de rochas, os arcos volcánicos poden recoñecerse polas súas secuencias grosas de rochas volcanoclásticas (formadas por volcaismo explosivo) intercaladas con grauvacas e lutitas e pola súa composición calcoalcalina. En rochas máis antigas que experimentaron metamorfismo e alteración da súa composición (metasomatismo), as rochas calcoalcalinas poden distinguirse polo seu contido en elementos traza que son menos afectados pola alteración, como o cromo ou o titanio, cuxo contido é baixo nas rochas de arco volcánico. Como as rochas volcánicas son doadamente meteorizables e erosionables, os arcos volcánicos vellos están formados por rochas plutónicas, as rochas que se forman baixo o arco sen saíren á superficie (por exemplo no batólito de Serra Nevada, EUA), ou no rexistro sedimentario están formadas por arenitos líticos. Os cintos metamórficos pares, nos cales un cinto de metamorfismo de alta temperatura e baixa presión está localizado en paralelo co cinto de metamorfismo de baixa temperatura e alta presión, conservan un complexo arco-fosa antigo no cal o cinto de alta temperatura e baixa presión corresponde co arco volcánico. Petroloxía
Nunha zona de subdución a perda de auga pola lousa subxacente induce a fusión parcial do manto supraxacente e xera magma caocoalcalino de baixa densidade que ascende por flotación, fai intrusión e é extruído a través da litosfera da placa acabalgante non subducente. A maioría da auga que a lousa subducente acarrexa cara a abaixo está contida en minerais hidratados como a mica, o anfíbolo ou a serpentinita. A placa subducida perde a auga cando a temperatura e a presión son suficientes para transformar estes minerais e liberar o seu contido de auga. A auga ascende na cuña do manto supraxacente e rebaixa o punto de fusión das rochas do manto ata que se xera magma.
Aínda que hai un amplo consenso sobre cal é o mecanismo xeral, continúa investigándose sobre a explicación do volcanismo focal ao longo dun arco estreito a certa distancia da fosa. A distancia desde a fosa ao arco volcánico é maior para as lousas subducentes que se introducen cun ángulo baixo, e isto indica que a xeración de magma ten lugar na lousa subducente cando esta acada unha profundidade crítica para a alteración dalgún mineral hidratado abondoso. Isto produciría un "telón hídrico" ascendente que explicaría o volcanismo focal ao longo do arco volcánico. Porén, algúns modelos suxiren que a auga está a liberarse continuamente da lousa subducente desde profundidades baixas de 70 a 300 km, e gran parte da auga liberada a profundidades baixas produce serpentinización na cuña do manto supraxacente. De acordo cun modelo, só un 18 ao 37 % do contido de auga libérase a suficiente profundidade como para producir magmatismo de arco. O arco volcánico é entón interpretado como a profundidade á cal o grao de fusión se fai suficientemente grande como para permitir que o magma se separe da súa rocha fonte.
Agora sábese que a lousa subducente pode localizarse nun intervalo entre 60 e 173 km por debaixo do arco volcánico, en vez de a unha soa profundidade característica de arredor de 120 km, o cal require modelos máis elaborados de magmatismo de arco. Por exemplo, a auga liberada da lousa subducente a profundidades moderadas podería reaccionar con minerais como o anfíbolo na parte inferior da cuña do manto para producir clorita rica en auga. Esta rocha do manto con abundante clorita é despois arastrada máis abaixo pola lousa subducente e finalmente descomponse converténdose na fonte do magmatismo de arco. A localización do arco depende do ángulo e da velocidade da subdución, o cal determina onde se alterarán os minerais hidratados e onde a auga liberada rebaixará o punto de fusión da cuña do manto supraxacente o suficiente como para que funda.
A localización do arco volcánico pode determinarse pola presenza dunha esquina pouco profunda fría no extremo da cuña do manto, onde a rocha do manto é arrefriada tanto pola placa acabalgante coma pola lousa subducente. A esquina pouco profunda fría non só suprime a fusión, senón que a súa alta rixidez dificulta o ascenso de calquera magma que se puidese formar. O volcanismo de arco ten lugar onde a lousa subducente descende alén da esquina pouco profunda fría, permitindo que se xere o magma e ascenda a través de rochas do manto máis quentes e menos ríxidas.
O magma pode xerarse nunha ampla área pero está máis focalizado nos arcos volcánicos estreitos por unha barreira de permeabilidade na base da placa non subducente. As simulacións numéricas indican que a cristalización de magmas ascendentes é a que crea esta barreira, causando que o magma restante se xunte nunha banda estreita no ápice da barreira. Esta banda estreita corresponde co arco volcánico que está enriba. Exemplos
Dous exemplos clásicos de arcos de illas oceánicos son as illas Marianas no oeste do océano Pacífico e as Antillas Menores no oeste do Atlántico e Caribe. O arco volcánico das Cascadas no oeste de América do Norte e os Andes na costa oeste de América do Sur son exemplos de arcos volcánicos continentais. Os mellores exemplos de arcos volcánicos con características dos dous tipos atópanse no Pacífico norte, onde o arco das Aleutianas consta das illas Aleutianas e, da súa extensión, a Cordilleira Aleutiana na península de Alasca, e o outro exemplo é o arco de Kuriles–Kamchatka, que comprende as illas Kuriles e o sur da península de Kamchatka.
Arcos continentais
Arco volcánico das Cascadas
Península de Alasca e Cordilleira Aleutiana
Kamchatka
Cinto volcánico dos Andes, dividido en zona norte, central, sur e austral
Arco volcánico de América Central
Arcos de illas
Illas Aleutianas
Illas Kuriles
Arco do nordés do Xapón
Arquipélago do Xapón incluíndo as illas Ryukyu
Arco Izu–Bonin–Marianas (illas Izu, illas Bonin, ìllas Marianas)
Arco volcánico de Luzón
Filipinas
Tonga e illas Kermadec
Illas Andaman e Nicobar
Illas Mentawai
Arco da Sonda (illas Menoeres da Sonda)
Illas Tanimbar e Kai
Illas Salomón
Illas Eolias
Arco helénico ou exeo
Antillas Menores
Arco de Escotia (illas Sandwich do Sur)