Las zonas volcánicas del planeta no solo liberan CO2 mediante su actividad eruptiva, sino que también son capaces de absorber este gas de efecto invernadero por medio del proceso de meteorización, concepto técnico que alude a la degradación o erosión química de las rocas producto de factores ambientales.

Este hallazgo fue obtenido tras analizar la Zona Volcánica del Sur de Chile (ZVS), uno de los arcos volcánicos continentales más activos de la Tierra, que incluye volcanes como Nevados de Chillán, Copahue, Lonquimay, Llaima, Villarrica, Cordón Caulle, Chaitén y Hudson, entre otros.

Aunque la absorción de CO2 se ha documentado anteriormente en islas volcánicas, esta es la primera vez que un equipo científico la acredita en tierra firme. En concreto, se ha estimado que el dióxido de carbono (CO2) global que se consume mediante procesos de meteorización llega al 1%.

Este valor es excepcionalmente alto para una región tan pequeña como esta, que abarca unos 100 mil km2 (aproximadamente el 0,07% del área continental total). De hecho, zonas mucho más grandes del planeta absorben menos CO2.

El trabajo revela la importancia del proceso de meteorización en el ciclo del carbono a escala geológica y su rol en la captura de dióxido de carbono. Esta es “una primera y única estimación de los flujos de meteorización química en los Andes del Sur”, dice textualmente el trabajo.

Los resultados, publicados en Earth and Planetary Science Letters, describen “cómo las regiones volcánicas de los Andes del Sur ayudan a regular los niveles de CO2 de la atmósfera y cuánto afectan al ciclo global del carbono”, dice Amanda Peña, geóloga de la Universidad de Chile y autora principal de esta investigación.

Peña, quien es Geóloga de Proyectos en la PUC, publicó en su cuenta de LinkedIn algunos detalles de la investigación en la Zona Volcánica Sur de Chile: “Trabajamos en la primera cuantificación de flujos de solutos y consumo de CO₂ en 22 cuencas de la zona volcánica activa de nuestro país. Junto con eso, utilizamos dos trazadores geoquímicos (Ge/Si y δ¹¹B) para identificar el input hidrotermal de 16 surgencias cercanas a los ríos seleccionados”.

“Destacamos que en promedio la influencia hidrotermal es del 11% en los flujos de meteorización de silicatos en los ríos. Los Andes del sur consumen al rededor del 1% del CO₂ global por medio de este proceso. Finalmente, quiero destacar que los arcos continentales son regiones clave que actúan como sumideros de CO₂ en el presupuesto global de meteorización”, agregó la investigadora Amanda Peña.

Carbono a escala geológica

“En general, estos análisis se han realizado en otros contextos volcánicos, principalmente islas volcánicas, y rara vez se ha puesto atención a los arcos volcánicos en los continentes, debido a que la heterogeneidad de su geología nos inducía a pensar que la meteorización era más baja”, dice Alida Pérez-Fodich, académica de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas (FCFM) de la Universidad de Chile, co-autora de esta investigación y líder del proyecto Fondecyt que le dio origen.

La académica explica que islas volcánicas tropicales, como Hawaii (océano Pacífico) o La Reunión (océano Índico), tienen gran actividad volcánica y lluvias intensas, lo cual favorece una mayor tasa de absorción de carbono.

La hipótesis planteada por el equipo de la U. de Chile es que el arco volcánico de los Andes del Sur también cuenta con condiciones óptimas para una alta tasa de absorción de carbono, a pesar de su clima más frío.

“Aquí en Chile tenemos una gran cantidad de masa eruptada disponible para ser meteorizada y una alta cobertura de rocas de composición andesita-basalto con mineralogía óptima para el proceso, altas tasas de precipitaciones y caudales que promueven la meteorización”, agrega Pérez-Fodich.

Esta zona del país presenta un escenario ideal para examinar la trama de interrelaciones entre agua, volcanismo, gases y rocas y las reacciones químicas resultantes de esta relación.

“Los volcanes del sur de Chile participan activamente en el ciclo del carbono, no solo a través de la liberación mediante fumarolas y erupciones, sino además nutriendo de carbono las aguas y rocas circundantes”, dice Alida Pérez-Fodich.

El ciclo del carbono es un tema de enorme preocupación para la comunidad científica. Aunque se conoce con bastante precisión el ciclo biológico del carbono y su influencia en los procesos vitales de alimentación, respiración, fotosíntesis y descomposición, poco se sabe sobre la circulación de átomos de carbono a nivel geológico, en escalas de tiempo de millones de años.

Conocer cómo los volcanes y sus rocas liberan carbono, así como lo pueden absorber, es un avance que no solo permite aclarar la historia del planeta, sino además ser el primer paso para abrir vías alternativas para mitigar el cambio climático antropogénico.

Actualmente, en Islandia se está desarrollando un proyecto para capturar carbono atmosférico aprovechando el proceso de meteorización de rocas volcánicas.

Contexto tecnológico del estudio

El equipo de investigación realizó una serie de análisis de muestras en laboratorios de Chile (CEGA), Francia (IPGP) y Estados Unidos (Cornell) mediante análisis geoquímicos de elementos trazas y composición isotópica, herramientas cruciales en las ciencias de la Tierra.

“En particular, la geoquímica isotópica permite trazar la ruta, el origen y el destino de los átomos de interés con un altísimo nivel de precisión”, dice la profesora Pérez-Fodich.

En el contexto de este estudio, tanto la geoquímica de elementos traza como la geoquímica isotópica fueron utilizadas para cuantificar y determinar la influencia que tienen las termas de la zona en los ríos que drenan los volcanes, lo que permitió develar la trama de relaciones de los volcanes chilenos con su entorno inmediato.

El estudio es uno de los principales resultados del proyecto Fondecyt n°11200656, que involucró múltiples campañas de terreno entre 2021 y 2022, además de análisis geoquímicos avanzados con isótopos de boro y razones de concentración germanio/sílice.

El equipo de investigación estuvo conformado por Amanda Peña (U. de Chile), Daniele Tardani (UOH), Pascale Louvat (Université de Pau et des Pays de l’Adour, France), Gerdhard Jessen (U. Austral), Alida Pérez-Fodich (U. de Chile).