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.

08 Maio

Formação das ilhas vulcânicas do Havaí

5 minutos de leitura • TAGS Curiosidades Geologia Meio Ambiente

Os vulcões são a prova viva de que a Terra está em constante processo de formação. Os processos geológicos que originam os vulcões e as rochas vulcânicas são conhecidos como vulcanismo.

Constituído por um conjunto de ilhas que são, produtos da atividade vulcânica, o Havaí localiza-se em uma das áreas de maior vulcanismo do mundo. Por isso, sua formação e estrutura geológicas têm sido intensamente investigadas.

Imagem 1: Ilhas Havaianas – Google Maps

Em 1963, J. Tuzo Wilson, geofísico canadense, apresentou uma hipótese que ficou conhecida como Teoria do Hotspot. Segundo ele, em certos locais da Terra, tal como o Havaí, o vulcanismo esteve ativo por longos períodos, o que poderia apenas acontecer se regiões relativamente pequenas, fixas e excepcionalmente quentes, existentes por baixo das placas tectônicas, originassem pontos quentes que mantivessem o vulcanismo. Especificamente no Havaí, ele teorizou que a cadeia de ilhas resultou do movimento da Placa do Pacífico sobre um Hotspot no manto profundo e estacionário, localizado atualmente por baixo da Ilha do Havaí (há uma ilha, mais a leste, homônima ao arquipélago). O calor proveniente deste Hotspot produziu uma fonte persistente de magma por fusão parcial da Placa do Pacífico. O magma, mais leve que as rochas encaixantes, atravessa o manto e a crosta e ascende no fundo do mar formando um monte submarino ativo.

As ilhas havaianas são formadas por inúmeras erupções de lava, ao longo de milhões de anos, oriundas de gigantescos vulcões submarinos. Algumas ilhas elevam-se aproximadamente 9 km do fundo do mar, representando apenas uma parte minúscula e visível de uma imensa cordilheira submarina, conhecida como Cadeia Vulcânica Havaí–Imperador, composta por mais de 80 vulcões.

Imagem 2: Mapa da Bacia do Pacífico mostrando a localização da Cadeia de Montanhas Submarinas do Cume do Imperador, Havaí e da Trincheira Aleutiana. Mapa base de “This Dynamic Planet”. (USGS)

Ao longo do tempo, numerosas erupções contribuíram para o crescimento deste monte submarino que acabou por emergir, formando uma ilha vulcânica. O contínuo movimento da placa tectônica acabou por remover a ilha de cima do Hotspot, retirando-lhe a fonte de magma; o vulcanismo cessou nesta ilha. 

Com esta ilha extinta, outra começou a formar-se por cima do mesmo Hotspot, repetindo o ciclo. Este processo de crescimento e extinção dos vulcões, ao longo de vários milhões de anos, criou uma longa fila linear de ilhas vulcânicas.

Imagem 3: Ciclo de formação das ilhas no Havaí

A Teoria de J. Tuzo Wilson, a partir de seu ponto de origem sobre o Hotspot, é demonstrada pelas idades dos principais fluxos de lava nas várias ilhas havaianas do noroeste (mais antigo) ao sudeste (mais jovem), dado em milhões de anos: Ni ‘ihau e Kaua’i, de 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 Hawai’i, com menos de 0,7 e ainda crescendo.

Kohala, no canto noroeste da ilha, é a mais antiga, tendo cessado a atividade eruptiva há cerca de 120 mil anos. O segundo mais antigo é o Mauna Kea, que entrou em erupção por volta de 4.000 anos atrás; em seguida é Hualälai, que teve apenas uma erupção (1800-1801) na história escrita. Por fim, tanto Mauna Loa quanto Klauea foram ativos vigorosamente e repetidamente nos últimos dois séculos. Por estar crescendo no flanco sudeste de Mauna Loa, acredita-se que o Kilauea seja mais jovem que seu vizinho.

Imagem 4: Localização geográfica Kohala, Mauna Kea, Kilauea e Hualalei

Imagem 5: Fluxo de lava nos últimos 1000 anos

O tamanho do Hotspot havaiano não é bem conhecido, mas presumivelmente é grande o suficiente para abranger e alimentar os vulcões atualmente ativos de Mauna Loa, Kalieaea, Lö’ihi e, possivelmente, também Hualälai e Haleakalä. Alguns cientistas estimam que tenha cerca de 320 km de extensão.

Atualmente existem 3 vulcões havaianos que podemos facilmente classificar como ativos:

• Kilauea, ativamente em erupção desde 1983;
• Mauna Loa, que entrou em erupção em 1984 e está construindo uma nova erupção nos próximos anos;
• Loihi, que entrou em erupção em 1996.

Os vulcões adormecidos mais prováveis são:

• Hualalai, que entrou em erupção pela última vez em 1801;
• Haleakala, que entrou em erupção por volta de 1790;
• Mauna Kea, que entrou em erupção por volta de 4.000 anos atrás.

A imagem abaixo exemplifica muito bem como a erupção ocorre em um vulcão:

Imagem 6: Erupção em vulcão

O magma se origina na astenosfera, ele ascende á litosfera para formar a câmara magmática. Ocorrem erupções de lava da câmara magmática por meio de uma chaminé e de condutos laterais, a lava acumula-se na superfície para formar o vulcão e assim os gases são ejetados na atmosfera ocasionando as erupções.

Existem vários tipos de erupções e as formas de relevo vulcanogênicas criadas por eles são determinadas pela composição do magma. O Vulcão Kīlauea alvo de grande atenção no momento por estar em erupção, é um vulcão escudo, as feições da superfície produzidas por um vulcão quando ejetam material variam de acordo com as propriedades do magma, sobretudo sua composição química, condições ambientais e conteúdo gasoso. Um vulcão escudo é construído por sucessivos derrames de lava, que se espalham a partir de uma chaminé. A ilha do Havaí nada mais é do que o topo de uma série de vulcões-escudo ativos superpostos, que emergem acima do nível do mar.

O vulcão entrou em erupção desde quinta-feira, dia 03-05. O Kilauea já destruiu 26 casas e obrigou 1.700 pessoas a deixarem suas residências .

 Imagens 7, 8 e 9: Fotos da erupção do Kilauea registradas recentemente

Desde 1952 houve 34 erupções, e desde janeiro de 1983 a atividade eruptiva tem sido contínua ao longo da  Zona Rift Leste .  Kīlauea está entre os vulcões mais ativos do mundo e pode até mesmo estar no topo da lista.

 
Texto por: Amanda Corrêa e Carina Noronha 

REFERÊNCIAS:

USGS. Kilauea Volcano Erupts. 2018. Disponível em: . Acesso em: 06 maio 2018.

USGS. Kīlauea Volcano Erupts in Explosive and Effusive Cycles. 2018. Disponível em: . Acesso em: 06 maio 2018.

TILLING, Robert; HELIKER, Christina; SWANSON, Donald. Plate Tectonics and the Hawaiian Hot Spot. Disponível em: . Acesso em: 06 maio 2018.

RUBIN, Ken. The Formation of the Hawaiian Islands. Disponível em: . Acesso em: 06 maio 2018.

USGS. Kīlauea. Disponível em: . Acesso em: 06 maio 2018.

Cientista da UA em expedição internacional para desvendar um dos maiores segredos geológicos da Terra

Clara Sena será a responsável pelas análises
físico-químicas e microbiológicas dos fluidos

2014-05-30

Clara Sena em trabalho laboratorial

 

A geóloga da Universidade de Aveiro (UA) Clara Sena vai participar nos meses de Junho e Julho numa expedição internacional no Oceano Pacífico, a sul do Japão, a bordo do navio Joides Resolution. No âmbito do International Ocean Discovery Program (IODP) uma equipa internacional de 30 cientistas de onze países vai perfurar os sedimentos e rochas do fundo oceânico.Vão trazer para a superfície amostras que permitem entender como se iniciou o deslizamento da placa tectônica do Pacífico debaixo da placa tectônica das Filipinas e como evoluiu esta fronteira entre placas ao longo da história do planeta.

No final da missão os investigadores esperam desvendar um dos maiores enigmas da Geologia: o que despoleta o deslizamento e mergulho, para o interior do planeta, de uma placa tectônica debaixo de outra.

A formação e destruição de placas tectônicas é um processo fundamental do planeta com uma influência determinante na evolução física e química da Terra. Apesar de a ciência conhecer já bem o processo de formação e destruição das placas, poucas são ainda as evidências de como o processo de destruição de placas se inicia.

A geóloga Carla Sena numa outra expedição realizada recentemente ao Mar de Alborán, situado no extremo Oeste do Mar Mediterrâneo

 

A partir do navio Joides Resolution, e em plena bacia sedimentar japonesa de Amami Sankaku, a expedição 351 do IODP, um programa internacional de pesquisa marinha apoiado por 26 países que visa investigar a história e a estrutura da Terra a partir do registro de sedimentos e rochas, vai fazer descer uma máquina de perfuração ao longo de 1450 metros abaixo do fundo oceânico, que naquela zona se situa a 4720 metros de profundidade.

Os trabalhos vão ser coordenados pelo australiano Richard Arculus e pelo japonês Osamu Ishizuka, dois dos mais reputados cientistas mundiais no estudo da formação e destruição de rochas em zonas de fronteira entre placas tectónicas.

Perfurar as entranhas da Terra

“Na zona de subducção [zona de convergência de placas tectônicas, na qual uma desliza debaixo da outra e mergulha para o interior da Terra] que vamos estudar, onde a placa do Pacífico se afunda debaixo da placa Filipina, há um arco de Ilhas vulcânicas que testemunha o aquecimento da placa do Pacífico e a ascensão de rocha quente e fundida que ao solidificar forma o Arco de Izu-Bonin-Mariana”, explica Clara Sena, investigadora do Centro de Estudos do Ambiente e do Mar (CESAM) da UA.

Do navio Joides Resolution, a investigadora descreve-o como muito bem equipado.

 

Durante a perfuração do fundo marinho, aponta a única cientista portuguesa que estará a bordo do Joides Resolution, “prevê-se recuperar amostras de rochas sedimentares e vulcânicas de períodos anteriores e posteriores à formação deste arco, oferecendo assim uma oportunidade única para entender como se terá iniciado esta zona de subducção”.

Entre a equipa científica, Clara Sena será a responsável pelas análises físico-químicas e microbiológicas dos fluidos que vão ser extraídos dos poros dos sedimentos e rochas que os investigadores vão trazer para a superfície.

O estudo desses fluídos, explica a investigadora, “permitirá identificar processos geológicos tais como o fluxo de elementos químicos provenientes da placa tectônica do Pacífico, que está atualmente a mergulhar e a aquecer até se fundir, debaixo da placa tectônica das Filipinas”.

Café português na bagagem

Clara Sena tem-se dedicado ao estudo de fluídos em bacias sedimentares e à interação entre água, minerais e bactérias e a respectiva influência no ciclo do carbono no planeta Terra.

A viagem aos mares do Japão é uma estreia ao serviço do IODP. No entanto, já não é a primeira vez que Clara Sena se ‘aventura’ em alto mar. Em 2012 a investigadora esteve embarcada dois meses no navio Sarmiento de Gamboa, numa expedição organizada pelo Conselho de Investigação Científica de Espanha para investigação geofísica das rochas do Mar de Alborán, situado no extremo Oeste do Mar Mediterrâneo.

“E, no Laboratório de Geologia e Geofísica Marinha da UA, onde trabalho, tenho feito muitas campanhas de mar de curta duração no âmbito das quais ganhei muita experiência no que toca às tarefas científicas e conduta necessária a bordo de um navio”, lembra.

Instalada desde há dois dias na cidade de Yokohama, no Japão, onde o navio Joides Resolution a espera, os sentimentos e expectativas de Clara Sena resumem-se à “enorme vontade de enfrentar novos desafios, tanto a nível técnico-científico como humano, e partilhar os conhecimentos e experiência com uma equipa internacional de cientistas, para estudar uma área tão enigmática do planeta Terra como é esta zona de convergência de placas tectônicas”.

 Diz Clara Sena:“A questão humana e cultural é também muito importante, pois vamos estar confinados ao espaço do navio, durante dois meses, cientistas, técnicos e tripulação, com culturas muito diferentes e a trabalhar para um objetivo comum”.

Em 2012 Clara Sena já tinha embarcado no Sarmiento de Gamboa. Do navio Joides Resolution, a investigadora descreve-o como muito bem equipado. “Para além de todas as áreas dedicadas à ciência, como laboratórios, salas de reunião, salas de acolhimento e processamento de amostras de rochas, o navio tem também camarotes confortáveis, lavandaria, ginásio, entre outros espaços”, lembra.

Na bagagem, para além do essencial para desenvolver a missão que lhe está entregue, Clara Sena leva igualmente roupa para fazer as suas imprescindíveis sessões de yoga e, para matar saudades de Portugal, um quilo de café português. “A equipa do IODP avisou-nos que se gostamos de bom café é melhor levarmos algum conosco, sobretudo quando nos esperam turnos de 12 horas de trabalho”, diz.