Tectônica de placas e o hot spot havaiano

Republicado de Erupções de vulcões havaianos - passado, presente e futuro
por Robert Tilling, Christina Heliker e Donald Swanson
Produto de Informações Gerais da Pesquisa Geológica dos EUA 117.

Mapa da Bacia do Pacífico: Mapa da Bacia do Pacífico mostrando a localização da cadeia montanhosa do cume-imperador havaiano e a trincheira das Aleutas. Mapa base de "Este planeta dinâmico".

Origem das ilhas havaianas

As ilhas havaianas são o topo de montanhas vulcânicas gigantescas formadas por inúmeras erupções de lava fluida ao longo de vários milhões de anos; alguns se elevam a mais de 30.000 pés acima do fundo do mar. Esses picos vulcânicos que se elevam acima da superfície do oceano representam apenas a parte minúscula e visível de uma imensa cordilheira submarina, a cadeia havaiana Ridge-Imperador Seamount, composta por mais de 80 grandes vulcões .

O vulcão Mauna Kea, na ilha do Havaí, tem uma altitude de 13.796 pés. No entanto, a base da ilha começa cerca de 18.000 pés abaixo do nível do mar. Se a ilha do Havaí fosse considerada uma "montanha", seria a mais alta do mundo, batendo o Monte Everest em mais de 1.000 pés. Saiba mais .

Essa faixa se estende pelo fundo do Oceano Pacífico, desde as ilhas havaianas até a trincheira das Aleutas. Só o comprimento do segmento Hawaiian Ridge, entre a Ilha do Havaí e a Ilha Midway, a noroeste, é de cerca de 1.600 milhas, aproximadamente a distância de Washington, DC, a Denver, Colorado. A quantidade de lava que entrou em erupção para formar essa enorme cordilheira, cerca de 186.000 milhas cúbicas, é mais do que suficiente para cobrir o Estado da Califórnia com uma camada de uma milha de espessura.

Tipos de limites de placas: Bloqueie diagramas de limites de placas divergentes, convergentes e transformados.

Tectônica de placas e o hot spot havaiano

No início da década de 1960, os conceitos relacionados de "espalhamento do fundo do mar" e " tectônica de placas " surgiram como novas hipóteses poderosas que os geólogos usavam para interpretar as características e os movimentos da camada superficial da Terra. De acordo com a teoria das placas tectônicas, a rígida camada externa da Terra, ou "litosfera", consiste em cerca de uma dúzia de placas ou placas, cada uma com uma média de 80 a 160 quilômetros de espessura. Essas placas se movem uma em relação à outra a velocidades médias de alguns centímetros por ano - mais rápido que as unhas humanas crescem. Os cientistas reconhecem três tipos comuns de limites entre essas placas móveis (veja diagramas):

(1) Limites divergentes

As placas adjacentes se separam, como no cume do Meio-Atlântico, que separa os patins da América do Norte e do Sul dos da Eurásia e da África. Essa separação causa a "propagação do fundo do mar", pois o novo material da camada menos rígida subjacente, ou "astenosfera", preenche as rachaduras e adiciona essas placas oceânicas. Consulte: Ensinar sobre limites divergentes de placas .

(2) Fronteiras convergentes

Duas placas se movem uma em direção à outra e uma é arrastada para baixo (ou "subducida") abaixo da outra. Os limites de placas convergentes também são chamados de "zonas de subducção" e são tipificados pela Fossa das Aleutas, onde a Placa do Pacífico está sendo subdividida sob a Placa da América do Norte. O Monte St. Helens (sudoeste de Washington) e o Monte Fuji (Japão) são excelentes exemplos de vulcões de zonas de subducção formados ao longo de limites de placas convergentes. Consulte: Ensinar sobre limites de placas convergentes .

(3) Limites transformantes

Um prato desliza horizontalmente após o outro. O exemplo mais conhecido é a zona de falha de San Andreas , na Califórnia, propensa a terremotos, que marca a fronteira entre o Pacífico e as placas da América do Norte. Consulte: Ensinar sobre os limites da placa de transformação .

Placas tectônicas e vulcões ativos do mundo: A maioria dos vulcões ativos está localizada ao longo ou perto dos limites das placas tectônicas em movimento da Terra. Os vulcões havaianos, no entanto, ocorrem no meio da placa do Pacífico e são formados pelo vulcanismo sobre o "hot spot" havaiano (ver texto). Apenas alguns dos mais de 500 vulcões ativos da Terra são mostrados aqui (triângulos vermelhos). Imagem USGS. Clique para ampliar.

Terremotos e vulcões nos limites das placas

Quase todos os terremotos e vulcões ativos do mundo ocorrem ao longo ou perto dos limites das placas de deslocamento da Terra. Por que, então, os vulcões havaianos estão localizados no meio da Placa do Pacífico, a mais de 3.000 milhas da fronteira mais próxima de qualquer outra placa tectônica? Os proponentes da tectônica de placas no início não tinham explicação para a ocorrência de vulcões no interior de placas (vulcanismo "intraplaca").

A hipótese do "ponto quente"

Então, em 1963, J. Tuzo Wilson, geofísico canadense, forneceu uma explicação engenhosa no âmbito da tectônica de placas, propondo a hipótese do "ponto quente". A hipótese de Wilson chegou a ser amplamente aceita, porque concorda bem com muitos dos dados científicos sobre cadeias lineares de ilhas vulcânicas no Oceano Pacífico em geral - e nas Ilhas Havaianas em particular.

Qual é a profundidade dos pontos quentes?

De acordo com Wilson, a forma linear distinta da Cadeia Havaiana-Imperador reflete o movimento progressivo do Pacific Plate sobre um ponto quente "profundo" e "fixo". Nos últimos anos, os cientistas têm debatido sobre a (s) profundidade (s) real (is) dos pontos quentes do Havaí e outros da Terra. Eles se estendem apenas algumas centenas de quilômetros abaixo da litosfera? Ou eles se estendem por milhares de quilômetros, talvez até a fronteira do núcleo da Terra?

Os pontos quentes são movidos?

Além disso, embora os cientistas em geral concordem que os pontos quentes são fixados em posição em relação às placas de substituição mais rápidas, alguns estudos recentes mostraram que os pontos quentes podem migrar lentamente ao longo do tempo geológico. De qualquer forma, o hot spot do Havaí derrete parcialmente a região logo abaixo do Pacific Plate, produzindo pequenas bolhas isoladas de rocha derretida (magma). Menos densos que as rochas sólidas ao redor, as bolhas de magma se juntam e sobem de forma flutuante através de zonas estruturalmente fracas e, por fim, entram em erupção como lava no fundo do oceano para construir vulcões.

A Cadeia Havaiana-Imperador

Ao longo de um período de cerca de 70 milhões de anos, os processos combinados de formação de magma, erupção e movimento contínuo da Placa do Pacífico sobre o ponto estacionário deixaram a trilha de vulcões no fundo do oceano que agora chamamos de Cadeia Havaiana-Imperador. Uma curva acentuada na cadeia, a cerca de 3.200 milhas a noroeste da ilha do Havaí, foi anteriormente interpretada como uma grande mudança na direção do movimento das placas em torno de 43-45 milhões de anos atrás (Ma), conforme sugerido pelas idades dos bracketing dos vulcões. a dobra.
No entanto, estudos recentes sugerem que o segmento norte (Cadeia do Imperador) se formou à medida que o ponto quente se moveu para o sul até cerca de 45 Ma, quando se tornou fixo. Posteriormente, o movimento das placas no noroeste prevaleceu, resultando na formação da cordilheira havaiana "a jusante" do ponto de acesso.

Ponto de acesso havaiano: Uma vista em corte ao longo da cadeia de ilhas havaianas, mostrando a pluma de manto inferida que alimentou o ponto de acesso havaiano no Pacific Plate. As idades geológicas do vulcão mais antigo de cada ilha (Ma = milhões de anos atrás) são progressivamente mais antigas para o noroeste, consistente com o modelo de hot spot para a origem da cadeia montanhosa do imperador do cume-imperador do Havaí. Modificado da imagem de Joel E. Robinson, USGS, no mapa "This Dynamic Planet" de Simkin e outros, 2006.

Monte submarino Loihi: Um vulcão submarino ativo na costa sul da Grande Ilha do Havaí. Imagem Creative Commons de Kmusser. Clique para ampliar.

Idade das Ilhas

A ilha do Havaí é a ilha mais jovem e sudeste da cadeia. A parte sudeste da ilha do Havaí atualmente domina o ponto quente e ainda usa a fonte de magma para alimentar seus vulcões ativos. Lö'ihi Seamount , o vulcão submarino ativo na costa sul da Ilha do Havaí, pode marcar o início da zona de formação de magma na borda sudeste do hot spot. Com a possível exceção de Maui, as outras ilhas havaianas se moveram para noroeste além do ponto quente - foram sucessivamente isoladas da fonte de magma que os sustentava e não são mais ativas vulcanicamente.
 
A deriva progressiva do noroeste das ilhas desde o ponto de origem sobre o ponto quente é bem demonstrada pelas idades dos principais fluxos de lava nas várias ilhas havaianas do noroeste (mais antigas) para o sudeste (mais jovens), dados em milhões de anos: Ni 'ihau e Kaua'i, 5,6 a 3,8; O'ahu, 3,4 a 2,2; Moloka'i, 1,8 a 1,3; Maui, 1,3 a 0,8; e Havaí, menos de 0,7 e ainda crescendo.
 
Mesmo para a ilha do Havaí, as idades relativas de seus cinco vulcões são compatíveis com a teoria dos pontos quentes (ver mapa, página 3). Kohala, no canto noroeste da ilha, é a mais antiga, tendo cessado a atividade eruptiva cerca de 120.000 anos atrás. O segundo mais antigo é o Mauna Kea, que entrou em erupção há cerca de 4.000 anos; o próximo é Hualälai, que teve apenas uma erupção (1800-1801) na história escrita. Por fim, Mauna Loa e Kïlauea têm sido vigorosa e repetidamente ativa nos últimos dois séculos. Por estar crescendo no flanco sudeste de Mauna Loa, acredita-se que Kïlauea seja mais jovem que seu grande vizinho.
 
O tamanho do hot spot havaiano não é bem conhecido, mas provavelmente é grande o suficiente para abranger e alimentar os vulcões atualmente ativos de Mauna Loa, Kïlauea, Lö'ihi e, possivelmente, também Hualälai e Haleakalä. Alguns cientistas estimaram que o ponto quente do Havaí tenha cerca de 320 quilômetros de diâmetro, com passagens verticais muito mais estreitas que alimentam magma para os vulcões individuais.