Punto caliente (geología)

Un punto caliente es, en geología , una región de la superficie de un planeta , de extensión limitada y cuya intensa actividad volcánica se debe a los afloramientos del manto cálido llamados penachos . . Actualmente, el conocimiento sobre los puntos calientes y los fenómenos internos en su origen aún es incompleto.

Dentro de la Tierra, ciertas áreas del manto que son particularmente calientes y por lo tanto menos densas son el origen de un movimiento ascendente de rocas bajo el efecto del empuje de Arquímedes. Sigue la formación de un manto diapiro que se eleva en forma de penacho . Este último, acercándose a la superficie de la Tierra, comienza a derretirse por descompresión (hasta una profundidad del orden de 100  km ), generando un magma basáltico que, cuando está en proporción suficiente, atraviesa la litosfera hacia arriba 'para perforarlo, provocando la formación de los llamados volcanes de puntos calientes. El desplazamiento de las placas tectónicas en relación con la elevación del manto está en el origen de alineaciones volcánicas en la superficie de la Tierra, de las cuales solo el último volcán está activo, como el archipiélago de las Islas Hawaianas-Emperador, el archipiélago de las Marquesas. , Islas de la Sociedad, etc.

Las razones por las que partes del manto son relativamente más cálidas siguen sin estar claras. La acumulación de materiales reintroducidos en el manto por subducción y potencialmente enriquecidos en elementos radiactivos (potasio, uranio, torio) da una explicación consistente con la medición de firmas isotópicas particulares en sus materiales derramados en la superficie. La eliminación de calor del núcleo de la tierra , ya sea su calor residual de formación, el calor latente de cristalización de la semilla o el calor de la radiactividad, es otro factor que se cita para la inestabilidad de la capa límite entre el núcleo y el manto, el La capa límite cuyo estado de cementerio de placa tenue ha sido sometido al Anillo de Fuego del Pacífico desde aproximadamente 500 Ma, es un buen candidato para algunos puntos críticos, como Hawai .

Historia del descubrimiento

El descubrimiento de puntos calientes tuvo lugar en paralelo con el de la tectónica de placas .

En 1963, John Tuzo Wilson notó que las cadenas volcánicas oceánicas podrían haber sido "rastreadas" en la placa litosférica sosteniéndolas por una fuente magmática fija, ubicada debajo de esta placa, que se mueve con el tiempo.

En 1971, William Jason Morgan sugirió que esta fuente estacionaria debajo de la placa se alimentaba de una columna caliente que se elevaba a través del manto.

Desde finales de la década de 1990, han surgido otras hipótesis que hacen de la tectónica de placas el motor y el origen de los puntos calientes. Además, se denominan anomalías de fusión en estas teorías.

En 2003, Vincent Courtillot et al. proponen la existencia de tres tipos de puntos calientes en función del origen del penacho del manto  : los denominados puntos calientes primarios, con un penacho profundo probablemente proveniente del límite inferior del manto ( Islas Hawaianas , Reunión ), los llamados puntos calientes secundarios, con un penacho intermedio probablemente proveniente del techo de la zona de transición del manto ( Islas Canarias , Galápagos ), los denominados puntos calientes superficiales vinculados a zonas de estrés en la litosfera ( Azores , Comoras ).

Descripción del modelo

El vulcanismo de puntos calientes se debe a que el magmatismo ha perforado la litosfera hasta su parte superior, la corteza terrestre . Es causada por columnas de material caliente que se elevan desde el manto , lo que conduce a la creación de volcanes:

• submarinos, que en ocasiones alcanzan y sobrepasan la superficie del agua formando islas como Hawai , Reunión y Mauricio , Maldivas , Azores , Islas Galápagos ,  etc.  ;
• continental con derrames considerables:
  • las trampas de Deccan , de alrededor de -65 millones de años;
  • las trampas de la meseta de la Columbia , en el estado de Washington , en el noroeste de Estados Unidos  ;
  • en el parque de Yellowstone  ;
  • en Islandia .

Las rocas en estos puntos calientes son Ocean Island Basalts ( OIB ). Su particular naturaleza química, en la familia del basalto, indica un origen diferente al de los basaltos de las dorsales oceánicas ( MORB ). Los puntos calientes son testigos de los desplazamientos de las placas litosféricas , porque la pluma de materiales calientes que se encuentra en su origen es, en una primera aproximación, fija.

Así podemos seguir el movimiento de la placa del Pacífico, a través de la alineación de las Islas Marshall , y el archipiélago de las Islas Emperador, por ejemplo. Estos archipiélagos provienen del mismo punto caliente que provoca el nacimiento de un volcán. Con la placa moviéndose de manera constante, el volcán finalmente se extinguió y apareció otro sobre el punto caliente. Dando las edades de los basaltos que constituyen estas islas, podemos deducir la velocidad de la placa.

Los puntos calientes son responsables de derrames de magma en cantidades muy grandes, por ejemplo, las trampas del Deccan, Siberia, Etiopía, así como inmensas mesetas oceánicas (Ontong Java, meseta de Kerguelen, meseta del Caribe, Malvinas / Malvinas, etc.). Los materiales de origen para los puntos calientes provienen de las capas límite del manto, en particular la ubicada por encima del límite entre el manto inferior y el manto superior (a una profundidad de 670  km ), y la ubicada por encima del límite entre el manto y el núcleo ( 2.900  km ). Además de estas capas límite, el cruce de asthénosphère y la litosfera local contribuyen a la composición de los productos magmas, así como trazan diferentes elementos químicos estudiados por geoquímica .

La actividad de los puntos calientes probablemente ha alterado profundamente la historia de la Tierra , por un lado modificando el clima del planeta y por otro, porque se supone que pueden estar asociados a la apertura de la Tierra. Ciertos océanos:

• el clima global es modificado por erupciones volcánicas , especialmente cuando son de tanta importancia como las que están en el origen de trampas y mesetas oceánicas . Los efectos son diferentes según la escala de tiempo considerada:
  • en la escala del año o incluso de la década dependiendo del tamaño de la erupción, la proyección a la atmósfera de partículas muy finas (cenizas) provoca la creación de un velo que reduce la radiación solar en la superficie del mundo. Esto, por tanto, conduce a una caída de las temperaturas medias,
  • a escala de mil o incluso un millón de años, la liberación de CO 2 y otros gases de efecto invernadero en la atmósfera que acompañan a las erupciones volcánicas es la causa de un aumento de la misma y por tanto de un calentamiento de las temperaturas medias,
  • en la escala de varios millones de años, la alteración de basaltos producida en grandes cantidades por erupciones consume CO 2. A largo plazo, observamos, por tanto, una caída del efecto invernadero y, por tanto, una caída de las temperaturas medias en la superficie del globo;

• También se sospecha que los puntos calientes intervienen en el fenómeno del rifting activo. El ascenso de material caliente desde el manto profundo provoca el adelgazamiento de la litosfera que se acompaña de abultamiento y, a menudo, de tectónica de extensión (este es el caso de Afar, por ejemplo). Este adelgazamiento de la litosfera la debilita y puede conducir a la formación de una zona de menor resistencia dentro de una placa litosférica. Dependiendo de las limitaciones en la escala de la placa, podemos presenciar su desgarro y la apertura de un nuevo océano. Este escenario se propone para la apertura del Océano Índico occidental ( trampas de Deccan ), el Atlántico central ( provincia magmática del Atlántico central ) y el sur (provincia de Paraná y punto caliente de Tristan da Cunha ).

Reseñas

La hipótesis de los puntos calientes es interesante en más de una forma:

• es simple y explica la mayoría de las observaciones,
• los puntos calientes parecen permanecer fijos mientras las placas se mueven en todas direcciones
• la química de su magma sugiere un origen diferente del manto superior y la corteza,
• las plumas aparecen como la contraparte de la subducción de las placas,
• el fenómeno es reproducible en el laboratorio y mediante modelos digitales,
• y la hipótesis tiene éxito.

Es incluso este último punto el que ha retrasado la aparición de explicaciones alternativas. La hipótesis era demasiado productiva para ser abandonada.

No obstante, la investigación estimulada por esta hipótesis, si bien confirma ciertos puntos, ha demostrado que algunas evidencias no son:

• la tomografía sísmica muestra claramente lo que podrían ser plumas, pero solo en el manto superior (lo cual no es determinante, siendo la precisión generalmente insuficiente a gran profundidad),
• para algunos puntos calientes, se ha determinado que la anomalía es superficial (bajo las Islas Marquesas puede ser una anomalía de densidad, bajo Yellowstone la zona de transición es fría y no caliente, bajo Islandia la anomalía parece detenerse a una profundidad de solo 400  km ),
• Las anomalías de temperatura y fluidez y las anomalías químicas son parte de la variabilidad normal del manto superior.

Mapa y lista de puntos calientes

La siguiente lista identifica los puntos calientes. Cualquier número entre paréntesis se refiere al número de punto de acceso en el mapa opuesto. A menos que se indique lo contrario, las posiciones y los desplazamientos de los puntos calientes se toman del libro Velocidades de la placa en el marco de referencia del punto caliente de WJ Morgan y JP Morgan.

Leyenda de la columna "Desplazamiento":

• p  : precisión del acimut, en una escala de 0,2 (muy imprecisa) a 1 (muy precisa). Cuando la precisión no se cuantifica, se representa con una letra:
  • A si es casi seguro que hay un punto caliente, pero no hay una alineación volcánica visible,
  • B si puede haber un punto caliente, pero no estoy seguro,
  • C si probablemente no hay un punto caliente, incluso si están presentes ciertas características;
• az  : azimut (dirección del movimiento);
• v  : velocidad de movimiento.

Notas y referencias

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Apéndices

Bibliografía

• Geodinámica , ed. Dunod, L. Jolivet - HC Nataf (1998)

enlaces externos

• Vulcanismo del Océano Pacífico Sur por Alain Bonneville en el sitio del Institut de Physique du Globe
• ¿Existen las plumas? Discutir el origen del vulcanismo de "puntos calientes" (inglés)