El monte submarino Axial (también monte submarino coaxial o volcán axial ) es un monte submarino , volcán submarino y volcán en escudo submarino [3] en el océano Pacífico, ubicado en la dorsal de Juan de Fuca , aproximadamente a 480 km (298 mi) al oeste de Cannon Beach, Oregón . Con una altura de 1100 m (3609 pies), [4] el monte submarino Axial es el volcán más joven y el centro eruptivo actual de la cadena de montes submarinos Cobb-Eickelberg . Ubicado en el centro tanto de un punto caliente geológico como de una dorsal oceánica , el monte submarino es geológicamente complejo y sus orígenes aún se comprenden poco. El monte submarino Axial se encuentra en una meseta larga y baja, con dos grandes zonas de rift que se extienden 50 km (31 mi) al noreste y suroeste de su centro. El volcán presenta una caldera rectangular inusual , y sus flancos están marcados por fisuras , respiraderos , flujos laminares y cráteres de hasta 100 m (328 pies) de profundidad; su geología se complica aún más por su intersección con varios montes submarinos más pequeños que lo rodean.
El monte submarino Axial fue detectado por primera vez en la década de 1970 mediante altimetría satelital , y cartografiado y explorado por Pisces IV , DSV Alvin y otros durante la década de 1980. Un gran paquete de sensores se dejó caer sobre el monte submarino hasta 1992, y el Observatorio Nuevo Milenio se estableció en sus flancos en 1996. El monte submarino Axial recibió una atención científica significativa después de la detección sísmica de una erupción submarina en el volcán en enero de 1998, la primera vez que se había detectado y seguido una erupción submarina in situ . Los cruceros y análisis posteriores mostraron que el volcán había generado flujos de lava de hasta 13 m (43 pies) de espesor, y se encontró que el volumen eruptivo total era de 18.000 a 76.000 km 3 (4.300 a 18.200 mi3). El monte submarino Axial entró en erupción nuevamente en abril de 2011, produciendo un flujo de lava de una milla de ancho. Hubo otra erupción en 2015.
El monte submarino Axial es el volcán más joven y el centro eruptivo actual de la cadena de montes submarinos Cobb-Eickelberg , una cadena de montes submarinos que termina al sur de Alaska. [5] Axial se encuentra donde la cadena se cruza con la dorsal de Juan de Fuca , [6] aproximadamente a 480 km (298 mi) al oeste de Oregón. Es un producto del punto caliente de Cobb , pero ahora se encuentra en un centro de expansión oceánica entre la placa de Juan de Fuca y la placa norteamericana , [7] compensada por la zona de fractura de Blanco al sur y una triple unión construida por la dorsal al norte. [5] [6]
Esta posición aún no se entiende completamente. Se cree que la cadena, formada durante millones de años por el ahora inactivo punto caliente de Cobb, es más antigua que la dorsal oceánica que divide. [6] Entre 200.000 y 700.000 años atrás, el punto caliente fue invadido por el centro de expansión tectónica , [8] desplazándolo hasta 20 km (12 mi) y construyendo la dorsal de Juan de Fuca de 500 km (311 mi) de longitud. Se han reconocido al menos 7 centros de expansión, [6] y las mediciones de las placas cerca de Axial muestran que la dorsal se está separando a un ritmo de 6 cm (2 in) por año, [5] [n 2] produciendo un sistema complejo de cuencas y dorsales oceánicas . [6] Sin embargo, algunos científicos han cuestionado esta teoría, señalando que la alta densidad de montes submarinos superpuestos de la cadena es incompatible con dicho origen, ya que un punto caliente formaría una cadena bien organizada y ampliamente espaciada. Aunque la naturaleza exacta del monte submarino Axial sigue siendo desconocida, sus orígenes complejos lo convierten en una de las características geológicamente más interesantes del Pacífico Norte. [5]
El monte submarino Axial es el sitio volcánico más activo del Pacífico Norte. El estudio de las delineaciones magnéticas a lo largo del monte submarino ha modelado la historia de la cordillera hasta hace 30 millones de años y ha demostrado que el crecimiento ha progresado principalmente en el norte, con cierta progresión hacia el sur que se remonta a 3,5 millones de años. La base del monte submarino Axial es una meseta baja y larga, y la parte oriental del monte submarino está definida por una serie de escarpes lineales . El monte submarino Axial tiene dos grandes grietas volcánicas que se extienden aproximadamente 50 km (31 mi) al norte y al sur de su cumbre principal, así como varias grietas volcánicas mucho más pequeñas y mal definidas alineadas en un patrón aproximadamente similar. Las cuencas alrededor del volcán aumentan su irregularidad, lo que lo vuelve inusualmente complejo (la mayoría de los montes submarinos de aproximadamente el mismo tamaño tienen forma circular o aplanada). [6]
La cumbre del monte submarino Axial está marcada por una caldera rectangular inusual , de 3 km × 8 km (2 mi × 5 mi) de área, [4] ~3° de pendiente, [6] y con una brecha en el lado sureste. El área está compensada por las dos zonas de rift y definida en tres lados por fallas limítrofes de hasta 150 m (492 pies) de profundidad. [4] La caldera es aproximadamente 50 m (164 pies) más profunda en el lado norte que en el sur. Los flujos dentro de la caldera consisten principalmente en flujos laminares embolsados por estanques de lava y cráteres de pozo . Menos comunes son las lavas almohadilladas ; su disposición a lo largo de las paredes de la caldera sugiere que fueron un componente importante en el crecimiento temprano del volcán. Hay varias estructuras en forma de domo dentro de la caldera con alturas de 100 a 300 m (328 a 984 pies). Hay varios cráteres pequeños dentro de la región, el más grande de los cuales, apodado el Cono DD , tiene 2 km (1 mi) de diámetro y 100 m (328 pies) de relieve. Sin embargo, la mayoría de las características no superan los 30 a 40 m (98 a 131 pies) de profundidad y 1 km (1 mi) de ancho. [6]
La zona de rift norte del monte submarino Axial es una cresta de 5 km (3 mi) de largo que corre de 10 a 20 grados al noreste de la caldera principal. La grieta está atravesada por múltiples fisuras , de 100 a 200 m (328 a 656 pies) de longitud, hasta 7 km (4 mi) del centro del volcán Axial, y alcanzando hasta 400 m (1,312 pies) de largo y 20 m (66 pies) de profundidad. El área contiene grandes cantidades de vidrio volcánico ; una erupción importante aún es visible en forma de un flujo de lava vítrea alargada que se extiende desde la pared de la caldera, al este de la línea de rift principal. Las inmersiones en 1983 encontraron un extenso venteo de baja temperatura en la mitad norte de la fisura. La zona de rift sur, más corta y nueva, consiste en una grieta topográficamente hundida, rodeada de fallas sutiles y discontinuas . Los recorridos de cámara a lo largo del flanco sur revelan que el área está formada por flujos laminares delineados, pequeños estanques de lava y canales de lava . [6]
Los flujos más recientes del monte submarino Axial se alinean a lo largo de las dos zonas de rift, seguidos de los flujos dentro de la caldera de la cumbre; los más antiguos parecen originarse directamente alrededor de la caldera, donde la mayor parte del basalto está completamente cubierto de sedimentos acumulados. Esto sugiere un patrón de crecimiento bilateral, una tendencia que también se encuentra en los volcanes hawaianos y otros montes submarinos bien conocidos, por ejemplo, el monte submarino Jasper . [6]
El crecimiento del monte submarino Axial ha intersectado el crecimiento de muchos de los montes submarinos más pequeños que lo rodean. El más grande de ellos es el monte submarino Brown Bear , al que está conectado [8] por una cresta estrecha que corre aproximadamente perpendicular a la pared occidental de su caldera. Sin embargo, se ha encontrado poca evidencia de interacciones entre los dos montes submarinos. [6] Por otro lado, la zona de rift sur del monte submarino Axial divide el monte submarino Vance en hasta 30 km (19 mi), creando una zona de intensa fisura en el borde norte del volcán más pequeño. [n 3] Las interacciones con el monte submarino Cobb al norte son más complejas, formando un "centro de expansión curvado" inusual. Además, hay cuatro estructuras más pequeñas directamente al este, norte y sur de Axial. [5]
Los primeros volcanes a lo largo de la cordillera de Juan de Fuca, incluido el monte submarino Axial, fueron detectados en la década de 1970 mediante altimetría satelital . [5] [7] La proximidad del monte submarino Axial a la costa occidental y su poca profundidad lo convierten en uno de los montes submarinos de más fácil acceso del mundo, y su entorno geológico único y su estado activo también lo convierten en uno de los más interesantes, rivalizando con el monte submarino Davidson al sur en interés científico. [5]
La primera batimetría del monte submarino fue compilada por el NOAAS Surveyor en 1981, como parte de los ensayos SeaBeam en el Pacífico Norte. El estudio tenía como objetivo específico encontrar y vincular la actividad hidrotermal del fondo marino con las características geomorfológicas. Se encontraron cuatro áreas de mayor concentración de temperatura, indicativas de actividad hidrotermal, y el monte submarino Axial, que entonces no tenía nombre, estaba entre ellas. Las inmersiones sumergibles con Pisces IV y DSV Alvin en 1983 y 1984 descubrieron los primeros respiraderos de humo negro activos en el Pacífico Norte. [2] Poco después, el monte submarino Axial recibió su nombre por su posición central en la intersección de la cadena de montes submarinos Cobb-Eickelberg y la cordillera Juan de Fuca. [6] Ese mismo año, la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA) fundó su programa VENTS, lo que proporcionó impulso para estudiar el volcán más de cerca. [6]
Entre 1987 y 1992, se colocaron en el volcán una variedad de sensores de presión, sensores de inclinación, sondas de temperatura y sismómetros en lo que se conoció como el Monitor de Sistemas Volcánicos (VSN). [9] Otras batimetrías realizadas por el NOAAS Discoverer en 1991 y el RV Sonne en 1996 detallaron aún más el monte submarino, [10] convirtiéndolo en una de las características más conocidas del Pacífico Norte. [6] También en 1996, se estableció el Observatorio del Nuevo Milenio (NeMO) en el monte submarino Axial, para estudiar las perturbaciones volcánicas y el efecto que tienen en las comunidades hidrotermales. [2]
La erupción de 1998 del monte submarino Axial fue precedida por varios enjambres de terremotos de gran tamaño , indicadores comunes de actividad volcánica. Los enjambres se correlacionaron con los movimientos de magma en el volcán; los registradores de presión del fondo desplegados en el volcán entre 1987 y 1992 registraron cinco casos de deflación en la superficie de la cumbre (causados por el movimiento de la lava), que oscilaron entre 3 y 10 cm (1 a 4 pulgadas). En 1991, la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA) obtuvo acceso al sistema SOSUS de la Armada de los Estados Unidos , una cadena de hidrófonos sumergidos en el Pacífico Norte originalmente utilizados por la Armada para detectar submarinos rusos durante la Guerra Fría . Desde 1993, la NOAA ha mantenido un sistema de monitoreo en tiempo real que alerta a la organización cuando ocurre un evento. Los hidrófonos pueden detectar incluso terremotos muy pequeños ( magnitud ~ 1,8) escuchando las ondas acústicas generadas por las ondas T. Estas ondas pueden propagarse a grandes distancias con una pérdida mínima de potencia, lo que las convierte en una forma ideal de registrar terremotos submarinos que de otro modo pasarían desapercibidos ; durante el transcurso de la erupción, solo tres terremotos fueron lo suficientemente fuertes como para registrarse en sistemas terrestres. Sin embargo, no pueden interpretar la profundidad del terremoto ni lo que lo causó. [9]
Entre 1991 y 1996, el monte submarino Axial experimentó un único enjambre de terremotos de más de 50 eventos. Entre mayo y noviembre de 1997, esta actividad aumentó notablemente, y SOSUS registró 5 de estos enjambres, que culminaron con un enorme evento de 11 días con 8247 terremotos en torno al momento de la erupción, en enero de 1998. [9] La sismicidad comenzó en la cumbre, pero en 6 horas había comenzado a migrar también hacia el sur; para el 29 de noviembre de 1997, el enjambre se había movido 50 km (31 mi) hacia el sur. [10] Esto coincidió con la liberación de lava a lo largo de la cumbre y el flanco sur. El monte submarino permaneció absolutamente tranquilo a partir de entonces, lo que sugiere la finalización de un ciclo eruptivo en el volcán. En total, se detectaron 9055 terremotos y 1669 fueron lo suficientemente fuertes como para ser localizados. La actividad sísmica se concentró alrededor de la cumbre y las zonas de rift del sur, y la mayoría de los eventos se centraron dentro de la caldera de la cumbre; Las sondas de temperatura y los registradores de presión en la caldera registraron un aumento promedio de 0,6 °C (33,1 °F) y una deflación de altura de 3,3 m (11 pies), respectivamente, durante el evento. [9] Este seguimiento cercano le da a la erupción de 1998 la distinción de ser la única erupción submarina jamás observada in situ . [2]
La primera expedición posterior a la erupción fue organizada y conducida por RV Wecoma el 12 de febrero de 1998, que realizó mediciones de conductividad, temperatura, profundidad y ópticas con resultados inusuales. [11] En mayo, un estudio batimétrico dedicado del monte submarino mostró cambios topográficos a lo largo del flanco sur del volcán, que estimó los flujos más gruesos en 13 m (43 pies). En julio, DSV Alvin realizó varias inmersiones en la caldera de la cumbre del monte submarino, seguidas en agosto y septiembre por un extenso programa de observación y recolección utilizando ROV ROPOS , lo que confirmó las estimaciones batimétricas. Se produjo un flujo laminar de más de 3 km (2 millas) de largo y de 500 a 800 m (1640 a 2625 pies) de ancho desde el flanco sur superior del monte submarino Axial, en el sitio de lo que anteriormente era un campo geotérmico activo. Los flujos del sur se produjeron en una zona marcada por una diferencia entre sedimentos más antiguos y rocas más nuevas y vítreas, y la cresta máxima generada por la erupción, en la cresta del flujo del sur, fue de 13 m (40 pies) de altura. El volumen eruptivo total fue de aproximadamente 0,018–0,076 km3 ( 0,004–0,018 mi3). [10]
El desarrollo, la erupción y el estrecho seguimiento del monte submarino Axial proporcionaron a los científicos un modelo fértil sobre erupciones volcánicas submarinas; poco después se publicaron varios artículos científicos sobre el tema.
La actividad sísmica en el monte submarino Axial prácticamente desapareció después de la erupción de 1998, y el monitoreo del volcán se hizo principalmente con registradores de presión de fondo desplegados en los flancos del volcán, complementados desde 2000 con mediciones anuales utilizando sensores de presión montados en vehículos submarinos operados a distancia (ROV) y aplicados a puntos de referencia locales. Los sensores han demostrado que el monte submarino Axial se está volviendo a inflar lentamente; justo después de la erupción, el monte submarino se hinchaba a un ritmo de 20 cm (8 pulgadas) por mes, una cifra que disminuyó a 15 cm (6 pulgadas) en 2006. En ocho años, el monte submarino Axial recuperó aproximadamente el 50% de sus 3,2 m (10,5 pies) de hinchazón previa a la erupción, y en 2006, William Chadwick de la Universidad Estatal de Oregón y sus asociados calcularon que la próxima erupción ocurriría aproximadamente en 2014: [12]
El comportamiento del monte submarino Axial es más predecible que el de muchos otros volcanes, probablemente debido a su abundante aporte de magma, su delgada corteza y su ubicación en el centro de expansión de una dorsal oceánica. Actualmente es el único volcán en el fondo marino cuya deformación superficial ha sido monitoreada continuamente a lo largo de todo un ciclo de erupción. [13]
— Scott L. Nooner, Universidad de Columbia
En julio de 2011, una inmersión con el ROV Jason descubrió nuevos flujos de lava en los volcanes que no habían estado presentes un año antes. La tripulación de la expedición recuperó dos registradores de presión de fondo y dos hidrófonos (un tercero se encontró enterrado en la lava) del volcán, que en conjunto mostraron que la erupción había ocurrido durante abril, a partir del 6 de abril de 2011. Aunque los instrumentos registraron cientos de eventos sísmicos, solo un puñado había sido detectado por SOSUS y los sismómetros terrestres, ya que muchos componentes del sistema habían estado fuera de línea en ese momento. El volcán se hundió más de 2 m (7 pies) y produjo un flujo de lava de 2 km (1 milla) de ancho durante el evento, que fue hasta tres veces más grande que la erupción de 1998. [13]
En 1983, una expedición colaborativa canadiense-estadounidense, llamada expedición Canadian American Seamount (CASM), visitó el borde noroeste de la caldera de la cumbre del monte submarino Axial para investigar una anomalía de temperatura persistente en la región. En una serie de ocho inmersiones realizadas por Pisces IV , los científicos descubrieron una vibrante comunidad de respiraderos hidrotermales en el borde delantero de una fisura de 300 m (984 pies) dentro de la caldera. Las temperaturas de los respiraderos se midieron alrededor de 35 °C (95 °F), aproximadamente 30 °C (54 °F) más calientes que el entorno circundante. [14] Los remolques de cámaras y las inmersiones sumergibles durante las décadas de 1980 y 1990 revelaron el estado activo del monte submarino Axial, [10] incluido el único fumante negro conocido en el noroeste del Pacífico. [2] Se han reconocido tres centros de ventilación: el sitio original, llamado CHASM; [11] un campo de calderas del suroeste descubierto a fines de la década de 1980, llamado ASHES; [15] y un sitio ubicado en su zona de rift sureste, llamado CASTLE. [16] Todos emiten principalmente azufre y sulfuros . [11] [14] [15]
La temperatura y la composición de los respiraderos hidrotermales del monte submarino Axial cambian con el tiempo, pero siempre mantienen una identidad más o menos común, al igual que las comunidades microbianas individuales de los respiraderos. [17] Los respiraderos generalmente tienen un pH más bajo que el fluido circundante y, como resultado, son ácidos y alcalinos . La temperatura del magma que alimenta el sistema es incierta y puede variar entre 300 y 550 °C (572 y 1022 °F). Curiosamente, el fluido de los respiraderos está muy enriquecido en helio , que contiene cinco veces la cantidad del elemento que respiraderos similares en las Galápagos y 580 veces la del agua de mar normal . [14]
Los gusanos tubícolas de la familia Pogonophora pueblan los respiraderos más grandes de los montes submarinos Axial, formando colonias de hasta 6 m 2 (65 pies cuadrados) de espesor en algunos lugares; los respiraderos más pequeños y menos nutritivos alimentan tapetes bacterianos , gusanos tubícolas más pequeños y lapas . [14] Los tres grupos microbianos más comunes son las familias bacterianas Campylobacterota , Methanococcaceae y Euryarchaeota . [17] La flora más común en los respiraderos hidrotermales del monte submarino Axial es el gusano Ridgeia piscesae , que se encuentra en sitios hidrotermales de todo tipo en la cresta Juan de Fuca, y es la base del ecosistema hidrotermal del monte submarino Axial. [n 6] Otras especies en el monte submarino incluyen el gusano tubícola P. palmiformis , el caracol marino Lepetodrilus fucensis , el gusano de cerdas Amphisamytha galapagensis , [18] y la araña marina Sericosura verenae . [19]
