Faglie di trasformazione

Hotspots

Anche se la maggior parte dell’attività vulcanica della Terra è concentrata lungo o adiacente ai confini di placca, ci sono alcune importanti eccezioni in cui questa attività avviene all’interno delle placche. Le catene lineari di isole, lunghe migliaia di chilometri, che si verificano lontano dai confini di placca sono gli esempi più notevoli. Queste catene di isole registrano una tipica sequenza di elevazione decrescente lungo la catena, da isola vulcanica a barriera corallina a atollo e infine a seamount sommerso. Un vulcano attivo di solito esiste ad un’estremità di una catena di isole, con vulcani estinti progressivamente più vecchi lungo il resto della catena. Il geofisico canadese J. Tuzo Wilson e il geofisico americano W. Jason Morgan hanno spiegato tali caratteristiche topografiche come il risultato di punti caldi.

Il numero di questi hotspot è incerto (le stime vanno da 20 a 120), ma la maggior parte si verifica all’interno di una placca piuttosto che al confine di una placca. Si pensa che gli hotspot siano l’espressione superficiale di giganteschi pennacchi di calore, chiamati mantle plumes, che salgono dal profondo del mantello, forse dal confine tra nucleo e mantello, circa 2.900 km sotto la superficie. Si pensa che questi pennacchi siano stazionari rispetto alle placche litosferiche che si muovono sopra di loro. Un vulcano si forma sulla superficie di una placca direttamente sopra il pennacchio. Quando la placca si sposta, tuttavia, il vulcano viene separato dalla sua sorgente di magma sottostante e si estingue. I vulcani estinti vengono erosi mentre si raffreddano e si abbassano per formare scogliere e atolli marginali, e alla fine affondano sotto la superficie del mare per formare un seamount. Allo stesso tempo, un nuovo vulcano attivo si forma direttamente sopra il pennacchio del mantello.

Il miglior esempio di questo processo è conservato nella catena Hawaiian-Emperor seamount. Il pennacchio è attualmente situato sotto le Hawaii, e una catena lineare di isole, atolli e montagne sottomarine si estende per 3.500 km (2.200 miglia) a nord-ovest fino a Midway e altri 2.500 km (1.500 miglia) a nord-nord-ovest fino alla fossa delle Aleutine. L’età in cui il vulcanismo si è estinto lungo questa catena diventa progressivamente più vecchio con l’aumentare della distanza dalle Hawaii – una prova critica che supporta questa teoria. Il vulcanismo hotspot non è limitato ai bacini oceanici; si verifica anche all’interno dei continenti, come nel caso del Parco Nazionale di Yellowstone nel Nord America occidentale.

Le misurazioni suggeriscono che le hotspot possono muoversi l’una rispetto all’altra, una situazione non prevista dal modello classico, che descrive il movimento delle placche litosferiche su pennacchi di mantello stazionari. Ciò ha portato a mettere in discussione questo modello classico. Inoltre, la relazione tra hotspot e pennacchi è molto dibattuta. I sostenitori del modello classico sostengono che queste discrepanze sono dovute agli effetti della circolazione del mantello quando i pennacchi salgono, un processo chiamato vento di mantello. I dati dei modelli alternativi suggeriscono che molti pennacchi non sono radicati in profondità. Essi forniscono invece la prova che molti pennacchi di mantello si presentano come catene lineari che iniettano magma in fratture, derivano da processi relativamente poco profondi come la presenza localizzata di mantello ricco d’acqua, derivano dalle proprietà isolanti della crosta continentale (che porta all’accumulo di calore del mantello intrappolato e alla decompressione della crosta), o sono dovuti a instabilità nell’interfaccia tra la crosta continentale e quella oceanica. Inoltre, alcuni geologi notano che molti processi geologici che altri attribuiscono al comportamento dei pennacchi di mantello possono essere spiegati da altre forze.