Placas tectónicas

Plate Tectonics y el punto caliente de Hawai



Republicado desde Erupciones de volcanes hawaianos: pasado, presente y futuropor Robert Tilling, Christina Heliker y Donald SwansonProducto de información general del Servicio Geológico de EE. UU. 117.

Mapa de la Cuenca del Pacífico: Mapa de la cuenca del Pacífico que muestra la ubicación de la cadena submarina Hawaiian Ridge-Emperor Seamount y la Fosa Aleutiana. Mapa base de "Este planeta dinámico".

Origen de las islas hawaianas

Las islas hawaianas son las cimas de gigantescas montañas volcánicas formadas por innumerables erupciones de lava fluida durante varios millones de años; algunas se elevan a más de 30,000 pies sobre el fondo marino. Estos picos volcánicos que se elevan sobre la superficie del océano representan solo la parte pequeña y visible de una inmensa cresta submarina, la cadena submarina Hawaiian Ridge-Emperor Seamount, compuesta por más de 80 volcanes grandes.

Volcán Mauna Kea en la isla de Hawai tiene una altitud de 13,796 pies. Sin embargo, la base de la isla comienza a unos 18,000 pies bajo el nivel del mar. Si la isla de Hawai fuera considerada una "montaña", sería la más alta del mundo, superando el Monte Everest por más de 1000 pies. Aprende más.

Este rango se extiende a través del fondo del Océano Pacífico desde las islas hawaianas hasta la Fosa Aleutiana. La longitud del segmento de Hawaiian Ridge solo, entre la isla de Hawai'i y la isla Midway al noroeste, es de aproximadamente 1,600 millas, aproximadamente la distancia desde Washington, D.C., a Denver, Colorado. La cantidad de lava que estalló para formar esta enorme cresta, de aproximadamente 186,000 millas cúbicas, es más que suficiente para cubrir el estado de California con una capa de 1 milla de espesor.

Tipos de límites de placa: Diagramas de bloques de límites de placa divergentes, convergentes y transformados.

Plate Tectonics y el punto caliente de Hawai

A principios de la década de 1960, los conceptos relacionados de "expansión del fondo marino" y "tectónica de placas" surgieron como nuevas hipótesis poderosas que los geólogos utilizaron para interpretar las características y los movimientos de la capa superficial de la Tierra. De acuerdo con la teoría de la tectónica de placas, la capa externa rígida de la Tierra, o "litosfera", consiste en aproximadamente una docena de placas o placas, cada una con un promedio de 50 a 100 millas de espesor. Estas placas se mueven unas con respecto a otras a velocidades promedio de unas pocas pulgadas por año, casi tan rápido como crecen las uñas humanas. Los científicos reconocen tres tipos comunes de límites entre estas placas móviles (ver diagramas):

(1) Límites divergentes

Las placas adyacentes se separan, como en la Cordillera del Atlántico Medio, que separa las Patas de América del Norte y del Sur de las Placas de Eurasia y África. Esta separación provoca la "expansión del fondo marino" a medida que el nuevo material de la capa subyacente menos rígida, o "astenosfera", llena las grietas y se agrega a estas placas oceánicas. Ver: Enseñanza sobre los límites de placas divergentes.

(2) Límites convergentes

Dos placas se mueven una hacia la otra y una es arrastrada hacia abajo (o "subducida") debajo de la otra. Los límites de placas convergentes también se denominan "zonas de subducción" y se caracterizan por la Fosa Aleutiana, donde la Placa del Pacífico se está subduciendo bajo la Placa de América del Norte. El Monte St. Helens (suroeste de Washington) y el Monte Fuji (Japón) son excelentes ejemplos de volcanes en zonas de subducción formados a lo largo de los límites de placas convergentes. Ver: Enseñanza sobre los límites de placas convergentes.

(3) Transformar límites

Una placa se desliza horizontalmente más allá de otra. El ejemplo más conocido es la Zona de Fallas de San Andreas, propensa a los terremotos, de California, que marca el límite entre las placas del Pacífico y América del Norte. Ver: Enseñanza sobre los límites de la placa de transformación.

Placas tectónicas y volcanes activos del mundo: La mayoría de los volcanes activos se encuentran a lo largo o cerca de los límites de las placas tectónicas cambiantes de la Tierra. Los volcanes hawaianos, sin embargo, ocurren en el medio de la placa del Pacífico y están formados por el vulcanismo sobre el "punto caliente" hawaiano (ver texto). Aquí solo se muestran algunos de los más de 500 volcanes activos de la Tierra (triángulos rojos). Imagen de USGS. Click para agrandar.

Terremotos y volcanes en los límites de las placas

Casi todos los terremotos y volcanes activos del mundo ocurren a lo largo o cerca de los límites de las placas cambiantes de la Tierra. ¿Por qué entonces los volcanes hawaianos se encuentran en el medio de la placa del Pacífico, a más de 2,000 millas del límite más cercano con cualquier otra placa tectónica? Los defensores de la tectónica de placas al principio no tenían explicación para la aparición de volcanes en el interior de las placas (vulcanismo "intraplaca").

La hipótesis del "punto caliente"

Luego, en 1963, J. Tuzo Wilson, un geofísico canadiense, proporcionó una ingeniosa explicación en el marco de la tectónica de placas al proponer la hipótesis del "punto caliente". La hipótesis de Wilson se ha aceptado ampliamente, porque concuerda bien con gran parte de los datos científicos sobre las cadenas de islas volcánicas lineales en el Océano Pacífico en general, y en las Islas Hawaianas en particular.

¿Qué tan profundos son los puntos calientes?

Según Wilson, la forma lineal distintiva de la Cadena Hawaiana-Emperador refleja el movimiento progresivo de la Placa del Pacífico sobre un punto caliente "profundo" y "fijo". En los últimos años, los científicos han estado debatiendo sobre la profundidad real de los puntos calientes de Hawai y otros puntos de la Tierra. ¿Se extienden solo unos pocos cientos de millas debajo de la litosfera? ¿O se extienden por miles de millas, tal vez hasta el límite del manto núcleo de la Tierra?

¿Se mueven los puntos calientes?

Además, si bien los científicos están de acuerdo en que los puntos calientes se fijan en su posición en relación con las placas de anulación que se mueven más rápido, algunos estudios recientes han demostrado que los puntos calientes pueden migrar lentamente a lo largo del tiempo geológico. En cualquier caso, el punto caliente de Hawai derrite en parte la región justo debajo de la Placa del Pacífico, produciendo pequeñas gotas aisladas de roca fundida (magma). Menos densas que la roca sólida circundante, las gotas de magma se unen y se elevan flotantemente a través de zonas estructuralmente débiles y, finalmente, hacen erupción como lava en el fondo del océano para construir volcanes.

La cadena del emperador hawaiano

En un lapso de aproximadamente 70 millones de años, los procesos combinados de formación de magma, erupción y movimiento continuo de la Placa del Pacífico sobre el punto caliente estacionario han dejado el rastro de volcanes a través del fondo del océano que ahora llamamos la Cadena Hawaiana-Emperador. Una curva pronunciada en la cadena a unas 2.200 millas al noroeste de la isla de Hawai'i se interpretó anteriormente como un cambio importante en la dirección del movimiento de la placa hace unos 43-45 millones de años (Ma), como lo sugieren las edades de los horcajadas de los volcanes. la curva.

Sin embargo, estudios recientes sugieren que el segmento norte (Cadena del Emperador) se formó cuando el punto caliente se movió hacia el sur hasta aproximadamente 45 Ma, cuando se reparó. A partir de entonces, prevaleció el movimiento de la placa del noroeste, lo que resultó en la formación de la cresta hawaiana "aguas abajo" desde el punto de acceso.

Punto caliente hawaiano: Una vista en corte a lo largo de la cadena de islas hawaianas que muestra el penacho del manto inferido que ha alimentado el punto caliente de Hawai en la placa del Pacífico. Las edades geológicas del volcán más antiguo de cada isla (Ma = hace millones de años) son progresivamente más antiguas hacia el noroeste, de acuerdo con el modelo de punto caliente para el origen de la cadena submarina Hawaiian Ridge-Emperor Seamount. Modificado de la imagen de Joel E. Robinson, USGS, en el mapa "This Dynamic Planet" de Simkin y otros, 2006.

Monte submarino Loihi: Un volcán submarino activo frente a la costa sur de la Isla Grande de Hawai'i. Imagen de Creative Commons de Kmusser. Click para agrandar.

Edad de las islas

La isla de Hawai es la isla más joven y más sudeste de la cadena. La parte más al sudeste de la isla de Hawai'i actualmente se superpone al punto caliente y todavía aprovecha la fuente de magma para alimentar sus volcanes activos. Lö'ihi Seamount, el volcán submarino activo frente a la costa sur de la isla de Hawai, puede marcar el comienzo de la zona de formación de magma en el extremo sureste del punto caliente. Con la posible excepción de Maui, las otras islas hawaianas se han movido hacia el noroeste más allá del punto caliente: fueron cortadas sucesivamente de la fuente de magma que las sostiene y ya no están volcanicamente activas.

La edad de los principales flujos de lava en las diversas islas hawaianas desde el noroeste (el más antiguo) hasta el sureste (el más joven), dada en millones de años, muestra la progresiva deriva del noroeste de las islas desde su punto de origen sobre el punto caliente. 'ihau y Kaua'i, 5.6 a 3.8; O'ahu, 3.4 a 2.2; Molokai, 1.8 a 1.3; Maui, 1.3 a 0.8; y Hawai, menos de 0.7 y aún en crecimiento.

Incluso solo en la isla de Hawai, las edades relativas de sus cinco volcanes son compatibles con la teoría del punto caliente (ver mapa, página 3). Kohala, en la esquina noroeste de la isla, es la más antigua, ya que cesó su actividad eruptiva hace unos 120,000 años. La segunda más antigua es Mauna Kea, que entró en erupción por última vez hace unos 4.000 años; El siguiente es Hualälai, que solo ha tenido una erupción (1800-1801) en la historia escrita. Por último, tanto Mauna Loa como Kïlauea han estado vigorosa y repetidamente activas en los últimos dos siglos. Debido a que está creciendo en el flanco sureste de Mauna Loa, se cree que Kïlauea es más joven que su gran vecino.

El tamaño del punto caliente de Hawai no se conoce bien, pero presumiblemente es lo suficientemente grande como para abarcar y alimentar los volcanes actualmente activos de Mauna Loa, Kïlauea, Lö'ihi y, posiblemente, también Hualälai y Haleakalä. Algunos científicos han estimado que el punto caliente de Hawai tiene aproximadamente 200 millas de ancho, con pasillos verticales mucho más estrechos que alimentan el magma a los volcanes individuales.