4: “Hotspots” - Plumas Térmicas del Manto

Introducción

En 1963, J. Tuzo Wilson, el geofísico canadiense que descubrió fallas de transformación, se le ocurrió una idea ingeniosa que se conoció como la teoría del “hotspot”. Wilson señaló que en ciertos lugares alrededor del mundo, como Hawai, el vulcanismo ha estado activo durante periodos muy largos de tiempo. Esto sólo podría suceder, razonó, si por debajo de las placas existieran regiones relativamente pequeñas, duraderas y excepcionalmente cálidas —llamadas puntos calientes — que proporcionarían fuentes localizadas de alta energía térmica (penachos térmicos) para sostener el vulcanismo. Específicamente, Wilson planteó la hipótesis de que la forma lineal distintiva de la cadena de montes submarinos de la Isla Hawaiia-Emperador era el resultado de que la Placa del Pacífico se moviera sobre un punto de acceso profundo y estacionario en el manto, ubicado debajo de la posición actual de la Isla de Hawái. El calor de este punto caliente produjo una fuente persistente de magma al fundir parcialmente la placa del Pacífico predominante. El magma, que es más ligero que la roca sólida circundante, luego se eleva a través del manto y la corteza para entrar en erupción sobre el fondo marino, formando un monte submarino activo. Con el tiempo, innumerables erupciones hacen que el monte subacuático crezca hasta que finalmente emerge sobre el nivel del mar para formar un volcán insular. Wilson sugirió que el movimiento continuo de la placa finalmente lleva a la isla más allá del punto de acceso, cortándola de la fuente de magma, y el vulcanismo cesa. A medida que un volcán insular se extingue, otro se desarrolla sobre el hotspot, y el ciclo se repite. Este proceso de crecimiento y muerte volcánica, a lo largo de muchos millones de años, ha dejado un largo rastro de islas volcánicas y montes submarinos a través del fondo del Océano Pacífico.

Fotografía del transbordador espacial de las islas hawaianas, la parte más austral del largo sendero volcánico del “hotspot hawaiano” (ver texto). Kauai está en la esquina inferior derecha (borde) y la Isla Grande de Hawai en la esquina superior izquierda. Observe la curvatura de la Tierra (borde superior). (Fotografía cortesía de la NASA.)

Según la teoría de los hotspot de Wilson, los volcanes de la cadena hawaiana deberían envejecer progresivamente y erosionarse más cuanto más viajen más allá del hotspot. Las rocas volcánicas más antiguas de Kauai, la isla hawaiana habitada más al noroeste, tienen aproximadamente 5.5 millones de años y están profundamente erosionadas. En comparación, en la “Isla Grande” de Hawái —la más meridional de la cadena y presumiblemente todavía posicionada sobre el punto de acceso— las rocas expuestas más antiguas tienen menos de 0.7 millones de años de antigüedad y continuamente se forma nueva roca volcánica.

Arriba: La concepción del artista del movimiento de la Placa del Pacífico sobre el fijo “Hot Spot” hawaiano, que ilustra la formación de la Cadena de Montes Submarinos Hawaiian Ridge-Emperor. (Modificado a partir de un dibujo proporcionado por Maurice Krafft, Centre de Volcanologie, Francia). Abajo: Diagrama original de J. Tuzo Wilson (ligeramente modificado), publicado en 1963, para mostrar su origen propuesto de las islas hawaianas. (Reproducido con permiso del Canadian Journal of Physics.)

La posibilidad de que las islas hawaianas se volvieran más jóvenes al sureste era sospechada por los antiguos hawaianos, mucho antes de que se hicieran estudios científicos. Durante sus viajes, los hawaianos marineros notaron las diferencias en la erosión, la formación del suelo y la vegetación y reconocieron que las islas al noroeste (Niihau y Kauai) eran más antiguas que las del sureste (Maui y Hawai). Esta idea se transmitió de generación en generación en las leyendas de Pelé, la ardiente Diosa de los Volcanes. Pele originalmente vivió en Kauai. Cuando su hermana mayor Namakaokahai, la Diosa del Mar, la atacó, Pelé huyó a la Isla de Oahu. Cuando Namakaokahai la obligó a huir de nuevo, Pelé se trasladó al sureste a Maui y finalmente a Hawai, donde ahora vive en el cráter Halemaumau en la cumbre del Volcán Kilauea. El mítico vuelo de Pelé de Kauai a Hawai, que alude a la eterna lucha entre el crecimiento de las islas volcánicas a partir de erupciones y su posterior erosión por las olas del océano, es consistente con la evidencia geológica obtenida siglos después que muestra claramente que las islas se vuelven más jóvenes de noroeste a sureste.

Puntos destacados del mundo

Aunque Hawai es quizás el punto de acceso más conocido, se cree que otros existen debajo de los océanos y continentes. Más de un centenar de puntos calientes debajo de la corteza terrestre han estado activos durante los últimos 10 millones de años. La mayoría de estos se encuentran debajo de interiores de placas (por ejemplo, la Placa Africana), pero algunos ocurren cerca de límites de placa divergentes. Algunos se concentran cerca del sistema de cordilleras del medio oceánico, como debajo de Islandia, las Azores y las Islas Galápagos.

Mapa del mundo que muestra las ubicaciones de puntos calientes destacados seleccionados; los etiquetados se mencionan en el texto. (Modificado del mapa Este Planeta Dinámico. )

Se cree que existen algunos puntos calientes debajo de la Placa Norteamericana. Quizás el más conocido es el hotspot que se presume existe bajo la corteza continental en la región del Parque Nacional Yellowstone en el noroeste de Wyoming. Aquí hay varias calderas (grandes cráteres formados por el colapso del suelo que acompaña al vulcanismo explosivo) que fueron producidas por tres gigantescas erupciones durante los últimos dos millones de años, la más reciente de las cuales ocurrió hace unos 600 mil años. Los depósitos de cenizas de estas poderosas erupciones han sido mapeados tan lejos como Iowa, Missouri, Texas e incluso el norte de México. La energía térmica del supuesto hotspot de Yellowstone alimenta más de 10,000 piscinas calientes y manantiales, géiseres (como Old Faithful) y fangotes burbujeantes (charcos de lodo hirviendo). Un gran cuerpo de magma, tapado por un sistema hidrotermal (una zona de vapor presurizado y agua caliente), todavía existe debajo de la caldera. Encuestas recientes demuestran que partes de la región de Yellowstone suben y bajan hasta 1 cm cada año, lo que indica que el área sigue geológicamente inquieta. Sin embargo, estos movimientos mensurables del suelo, que probablemente reflejan cambios de presión hidrotermal, no necesariamente señalan una actividad volcánica renovada en la zona.

Nota de los autores: Desde la publicación de este folleto en 1996, ha surgido un vigoroso debate científico sobre el vulcanismo en “puntos calientes”. Nuevos estudios sugieren que los puntos calientes no son fenómenos profundos ni “fijos” en posición a lo largo del tiempo geológico, como se supone en el modelo popular de penacho. Ver http://www.mantleplumes.org/.”

Volcán Mauna Loa de 4,169 m de altura cubierto de nieve, isla de Hawái, visto desde el Observatorio de Volcanes Hawaianos del USGS. Construida por el vulcanismo hawaiano hotspot, Mauna Loa —la montaña más grande del mundo— es un ejemplo clásico de un volcán escudo. (Fotografía de Robert I. Labranza, USGS.)

Colaboradores y Atribuciones

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