La cadena Hawaiian-Emperor es un ejemplo de una pista de hotspot:un sendero de islas volcánicas y montes submarinos creados en una placa litosférica a medida que la placa se desplaza lentamente sobre un punto de fusión localizado originado por un chorro de material caliente que se eleva desde el manto profundo (manto penacho). Para obtener más detalles, consulte el comunicado. Crédito:T. Torsvik et al. (GFZ)
Las islas volcánicas de Hawaii representan el final más joven de 80 millones de años y aproximadamente 6, 000 kilómetros de cadena montañosa de largo en el suelo del Océano Pacífico. La llamada cadena Hawaiian-Emperor que consta de decenas de volcanes es bien conocida por su peculiar curva de 60 grados. La causa de esta curva se ha debatido intensamente durante décadas. Una explicación es un cambio abrupto en el movimiento de la placa tectónica del Pacífico, el modelo opuesto indica la deriva hacia el sur de la pluma del manto que ha originado la cadena desde su comienzo hace 80 millones de años. Aparentemente ambos procesos juegan un papel importante, muestra un nuevo estudio en Comunicaciones de la naturaleza , publicado por un grupo de científicos de la Universidad de Oslo, Centro Alemán de Investigación de Geociencias GFZ Potsdam, y la Universidad de Utrecht.
Muchas islas volcánicas oceánicas son creadas por afloramientos calientes en forma de columna llamados plumas del manto que se originan cerca de la base de ~ 3000 km de profundidad del manto de la Tierra. Las plumas del manto no están muy influenciadas por los movimientos superficiales de las placas tectónicas que se mueven lentamente sobre ellas. Por eso, Se pueden rastrear largas cadenas lineales de volcanes de origen en penacho que envejecen cada vez más a medida que aumenta la distancia de los puntos calientes activos durante cientos o miles de kilómetros. En el sendero del hotspot hawaiano, las islas de Hawái son las más jóvenes de la cadena que se extiende por casi 6, 000 km hasta el monte submarino de Detroit en el Pacífico noroeste, donde el vulcanismo ocurrió hace unos 80 millones de años. Una curva de 60 grados sin precedentes caracteriza a la cadena Hawaiian-Emperor, dividiéndolo en la Cadena Emperador más antigua y la Cadena Hawaiana más joven. La curva se ha fechado en 47 Ma (Fig. 1).
"La causa última de la formación del Hawaiian-Emperor Bend (HEB) fue un cambio prominente en el movimiento de la placa del Pacífico a 47 Ma", dice el autor principal del nuevo estudio, Trond Torsvik de la Universidad de Oslo e investigador visitante en GFZ en este momento. El equipo afirma una hipótesis del geofísico estadounidense Jason Morgan, quien ya la propuso a principios de la década de 1970. "Pero no es tan simple como se sugirió hace cuarenta años", dice Torsvik.
Jason Morgan fue el primero en utilizar hotspots como marco de referencia para los movimientos globales de las placas. En su modelo, las plumas del manto, que se manifiestan por puntos calientes en la superficie, se consideraron fijas en el manto, y el Hawaiian-Emperor Bend se atribuyó a un simple cambio de dirección del movimiento de la placa del Pacífico (Fig. 1). Pero su modelo de placa con puntos de acceso fijos se vio desafiado a partir de la década de 1980.
La simulación de la curva del emperador hawaiano explica que la curva se formó mediante cambios tanto en la dirección de las placas litosféricas como en algún movimiento del punto caliente debajo de las placas. Crédito:T. Torsvik et al. (GFZ)
"Desde finales de la década de 1990, ha quedado claro que los hotspots no están totalmente arreglados", dice Bernhard Steinberger de GFZ, uno de los coautores del artículo. Eso ahora es generalmente aceptado, él añade, y los modelos de flujo del manto predicen que el hotspot hawaiano se ha desplazado lentamente hacia el sur. "Pero algunos estudios recientes han argumentado que el movimiento rápido hacia el sur del hotspot antes de 47 Ma puede explicar la formación de la curva sin requerir un cambio de movimiento de la placa del Pacífico", él dice. "Tal escenario se ha vuelto atractivo porque la geología de las placas que rodean el Pacífico no muestra evidencia clara de un cambio en el movimiento de las placas del Pacífico".
El nuevo estudio muestra claramente por qué esto simplemente no funciona. Requeriría una velocidad irrealmente alta de movimiento del punto caliente de aproximadamente 42 cm / año, que sería mucho más rápida que la velocidad promedio de las placas tectónicas. Es más, esto implicaría que la Emperor Chain se creó en solo cinco millones de años y el monte submarino de Detroit debería tener solo 52 millones de años (Fig. 2a). Esta predicción es obviamente falsa por las edades registradas de la isla del monte submarino de Detroit de aproximadamente 80 Ma (Fig. 1).
"Alternativamente, un movimiento de punto de acceso más lento hacia el WSW podría explicar tanto la geometría como las edades de la cadena Emperor ", dice Steinberger. Sin embargo, tal dirección de movimiento es incompatible con los modelos de convección del manto.
"Nuestro artículo es un buen ejemplo de cómo se pueden utilizar simulaciones muy simples de la cinemática de placas y puntos calientes para explorar qué escenarios geodinámicos para la formación de la Curva del Emperador Hawaiano son posibles". y cuáles no ", dice Pavel Doubrovine de la Universidad de Oslo, otro coautor del artículo. "No podemos evitar la conclusión de que la curva de 60 grados es causada principalmente por un cambio de dirección en el movimiento de la placa del Pacífico". Todavía, se requiere algún movimiento de la pluma hacia el sur (línea azul en la Fig. 2b), de lo contrario, la Cadena del Emperador Hawaiano sería unos 800 kilómetros más corta.
"Explicando la geometría, progresión de la longitud y la edad de la Cadena del Emperador Hawaiano, requiere ambos:el cambio en la dirección del movimiento de la placa y el movimiento del hotspot ", afirma Torsvik. "Si, después de más de dos décadas de debatir los escenarios de los miembros finales del cambio de movimiento de la placa frente a la deriva del punto de acceso, los geofísicos podrán estar de acuerdo en que ninguno de los dos es satisfactorio, entonces podemos avanzar y abordar una pregunta más interesante:¿qué hizo que cambiara realmente el movimiento de la placa del Pacífico hace unos 47 millones de años? no serán necesarios más de 40 años para obtener una respuesta a esto, él añade.