Estructura de magnetización tridimensional del monte submarino TA12 del Arco de Tofua restringida por inversión del vector de magnetización

Volcán oculto bajo el mar

Muy por debajo de las olas del suroeste del Pacífico, los volcanes submarinos ayudan a moldear el fondo oceánico y alimentan manantiales calientes que concentran metales como el cobre y el oro. Este estudio examina el interior de uno de esos volcanes ocultos, el monte submarino TA12 en la Cuenca de Lau, para preguntar cómo se formó, cómo se mueve el magma en su interior y dónde pueden estar circulando hoy fluidos calientes.

Un fondo marino joven en movimiento

El monte submarino TA12 se ubica en una región inquieta de la Tierra donde una placa tectónica se hunde bajo otra y el fondo marino detrás de la fosa se está separando. Esta región de retroarco, entre el arco volcánico de Tonga y la Cuenca de Lau, alberga muchos picos submarinos marcados por cráteres de colapso y cortados por fallas. El agua de mar puede filtrarse por estas grietas, calentarse cerca del magma enterrado y volver a ascender como manantiales en el lecho marino, dejando depósitos ricos en minerales. Comprender la estructura interna de un solo monte submarino como TA12 ayuda a los científicos a reconstruir cómo estos volcanes crecen, se fragmentan y canalizan estos fluidos portadores de metales.

Leer la forma y el magnetismo del fondo marino

Para sondear TA12, los investigadores combinaron mapas batimétricos de alta resolución con mediciones de pequeñas variaciones en el campo magnético de la Tierra recogidas desde un buque en 2009. La batimetría revela un volcán de laderas empinadas coronado por una caldera alargada, con una depresión central profunda y dos conos pequeños en su interior. Las paredes internas empinadas y señales de deslizamientos indican un colapso previo de la cumbre. Los mapas magnéticos muestran señales fuertes alrededor del borde de la caldera y más débiles dentro de la depresión y en sectores desplazados, lo que sugiere que las rocas allí difieren en la intensidad de su magnetización. Debido a que las líneas de prospección están espaciadas casi dos kilómetros, el equipo se centró en patrones generales de varios kilómetros más que en detalles finos.

Convertir las pistas magnéticas en una imagen tridimensional

Los datos magnéticos son complejos porque las rocas pueden portar tanto magnetización inducida por el campo presente como una memoria magnética de larga duración desde que se enfriaron. En lugar de asumir una dirección fija única, el equipo usó un método llamado inversión del vector de magnetización, que permite que la intensidad y la dirección de la magnetización varíen dentro de una malla tridimensional bajo el monte submarino. Corrigieron los datos brutos por el campo principal de la Tierra, exploraron cómo responden los resultados a cambios en la dirección del campo y luego resolvieron la magnetización en cada pequeño volumen de roca, equilibrando un buen ajuste a los datos con un modelo suave y geológicamente razonable.

Lo que hay dentro del volcán submarino

El modelo resultante muestra que las rocas situadas a profundidades menores de aproximadamente tres kilómetros por debajo del nivel del mar están, en general, más fuertemente magnetizadas que las más profundas. Alta magnetización rodea el borde de la caldera y se extiende bajo los flancos volcánicos, con picos locales bajo partes de la depresión central y cerca de los conos interiores. Estos patrones apuntan a cuerpos enterrados en forma de sills y a intrusiones posteriores que alimentaron el crecimiento renovado de conos tras el colapso principal. En contraste, zonas de magnetización reducida dentro de la depresión y en áreas deslizadas coinciden con características vistas en perfiles sísmicos previos, tales como fallas anulares, depósitos caóticos de colapso y una superficie de basamento somera. Los autores sostienen que fluidos calientes y químicamente agresivos probablemente se movieron a lo largo de estas fallas, alterando los minerales magnéticos y debilitando su señal, aunque advierten que es posible que los escombros volcánicos fracturados y redistribuidos también influyan.

Una historia por etapas para TA12

Al reunir las líneas de evidencia, los autores trazan una historia en tres etapas para el monte submarino. Primero, una erupción mayor vació un reservorio magmático somero y desencadenó el colapso de la caldera, deslizamientos y una profunda depresión central. Segundo, el magma volvió a ascender a lo largo de trayectos guiados por fallas alrededor del borde de la caldera, alimentando intrusiones someras y construyendo nuevos conos dentro de la depresión. Tercero, las mismas fallas y los rocas fracturadas se convirtieron en conductos para el agua de mar, que circuló, se calentó y alteró las rocas circundantes, reduciendo su magnetización. Aunque el modelo no puede resolver vías de flujo a pequeña escala y no es único, muestra cómo prospecciones magnéticas cuidadosamente procesadas, interpretadas junto con mapas del fondo marino y perfiles sísmicos, pueden revelar la estructura interna amplia y la evolución de volcanes submarinos y ayudar a orientar exploraciones futuras de rango más cercano.

Cita: Choi, S.Y., Kim, H.R., Ko, Y.T. et al. Three dimensional magnetization structure of the Tofua Arc 12 seamount constrained by magnetization vector inversion. Sci Rep 16, 15960 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-46834-x

Palabras clave: volcán submarino, Cuenca de Lau, inversión de magnetización, circulación hidrotermal, evolución de caldera