Modello geofisico della caldera sottomarina Healy nell'Arco di Kermadec, Oceano Pacifico Meridionale, Nuova Zelanda

Abstract

Il vulcano sottomarino Healy si trova nell’arco vulcanico di Kermadec, nell’Oceano Pacifico Meridionale a nord-est della Nuova Zelanda. Si ipotizza che la caldera principale di tale vulcano sottomarino si sia formata a seguito di un’eruzione esplosiva, potenzialmente responsabile di uno tsunami significativo avvenuto circa 600 anni fa. Pertanto, tale vulcano rappresenta un elemento di rischio attivo, ma come molti altri vulcani nell’arco di Kermadec, Healy ospita un sistema idrotermale attivo con importanti implicazioni per i processi di formazione di minerali critici. In questo lavoro presento i risultati di investigazioni batimetriche, magnetiche e gravimetriche di superficie, unitamente a dati magnetici e di sonar a scansione laterale acquisiti in prossimità del fondo marino utilizzando un veicolo sottomarino autonomo (Sentry), per analizzare il sistema magmatico e idrotermale del vulcano Healy. L’interpretazione di tali dati è vincolata da osservazioni dirette da video registrati dal sottomarino Pisces V. I risultati ottenuti mostrano un significativo controllo tettonico-strutturale sullo sviluppo del vulcano, con strutture regionali che stratigraficamente tagliano l’edificio dacitico preesistente, e focalizzano l’iniezione di coni basaltici recenti, orientati lungo l’asse di rifting, probabilmente legati ad una fase di estensione di retro-arco. Il sistema idrotermale recente è caratterizzato dall’emissione di venting diffuso in prossimità dei coni basaltici, mentre tracce di siti idrotermali inattivi si trovano in corrispondenza delle faglie normali associate alla caldera, confermando per Healy un’ evoluzione tettono-magmatica-idrotermale a due stadi; in cui il primo stadio è caratterizzato dal collasso calderico, seguito dallo stadio più recente associato allo sviluppo dei coni basaltici e dei relativi sistemi idrotermali.

Healy is a submarine volcano located along the Kermadec intra-oceanic arc, in the South Pacific Ocean, northeast of New Zealand. Its caldera is thought to have formed during a major explosive eruption, possibly responsible for a significant tsunami that occurred ~600 years ago and could still pose a volcanic and/or tsunami hazard. At the same time, like many other submarine volcanoes along the Kermadec arc, Healy is hosting a hydrothermal system, with implications for the formation of critical element mineral deposits. In this study we present the results of shipborne bathymetric, gravimetric and magnetic data, combined with near-seafloor magnetic and side-scan sonar data collected by the Autonomous Underwater Vehicle (AUV) Sentry in order to constrain the magmatic/hydrothermal system at Healy. This was done by integrating shipborne and near-seafloor observations with available video and water column data to construct a detailed geological/geomorphological map of the volcano. Our results show a significant tectonic control on the development of Healy, where the regional structures dissecting Healy volcano are sub-parallel to the orientation of tectonic rift fabrics and constrain the injection of younger basalts, possibly related to a nascent phase of back-arc extension. At the volcano scale, these basaltic magmas are responsible for the formation of small volcanoes, that sit atop the older dacitic edifice. The currently active hydrothermal vent sites are located at these highly permeable basaltic cones, in contrast with older, low-intensity, possibly near-extinct hydrothermal vents that occur on caldera ring faults. These results provide evidence for a two-stage tectonic-magmatic-hydrothermal evolution for Healy, with the first stage represented by the caldera formation along with the older generation of hydrothermal vents, and the second stage by the development of basaltic cones together with their active hydrothermal vent sites.