Transformatiefouten

Hotspots

Hoewel de meeste vulkanische activiteit op aarde geconcentreerd is langs of grenzend aan plaatgrenzen, zijn er enkele belangrijke uitzonderingen waarbij deze activiteit zich binnen platen voordoet. Lineaire ketens van eilanden, duizenden kilometers lang, die ver van plaatgrenzen voorkomen, zijn de meest opmerkelijke voorbeelden. Deze eilandketens vertonen een typische opeenvolging van afnemende hoogte langs de keten, van vulkanisch eiland tot franjerif tot atol en tenslotte tot onderzeese zeeberg. Een actieve vulkaan bevindt zich meestal aan het uiteinde van een eilandketen, terwijl langs de rest van de keten geleidelijk aan oudere gedoofde vulkanen voorkomen. De Canadese geofysicus J. Tuzo Wilson en de Amerikaanse geofysicus W. Jason Morgan verklaarden dergelijke topografische kenmerken als het resultaat van hotspots.

Het aantal van deze hotspots is onzeker (schattingen lopen uiteen van 20 tot 120), maar de meeste komen eerder binnen een plaat voor dan op een plaatgrens. Men denkt dat hotspots de uiting aan de oppervlakte zijn van reusachtige warmtepluimen, mantelpluimen genoemd, die van diep uit de mantel opstijgen, mogelijk vanaf de kern-mantelgrens, zo’n 2.900 km onder het oppervlak. Aangenomen wordt dat deze pluimen stationair zijn ten opzichte van de lithosferische platen die eroverheen bewegen. Een vulkaan bouwt zich op aan het oppervlak van een plaat direct boven de pluim. Wanneer de plaat echter verder beweegt, wordt de vulkaan gescheiden van zijn onderliggende magmabron en sterft uit. Uitgestorven vulkanen eroderen bij afkoeling en verzakking en vormen franjeriffen en atollen, en uiteindelijk zinken ze onder het zeeoppervlak en vormen een onderzeese berg. Tegelijkertijd vormt zich een nieuwe actieve vulkaan direct boven de mantelpluim.

Het beste voorbeeld van dit proces is bewaard gebleven in de Hawaiian-Emperor-naadbergketen. De pluim bevindt zich momenteel onder Hawaii, en een lineaire keten van eilanden, atollen en onderzeese bergen strekt zich uit van 3.500 km ten noordwesten tot Midway en nog eens 2.500 km ten noordnoordwesten tot de Aleutian Trench. De leeftijd waarop het vulkanisme langs deze keten uitdoofde wordt steeds ouder naarmate men zich verder van Hawaii verwijdert – kritisch bewijs dat deze theorie ondersteunt. Hotspot-vulkanisme beperkt zich niet tot de oceaanbekkens; het komt ook voor binnen continenten, zoals in het geval van Yellowstone National Park in het westen van Noord-Amerika.

Metingen suggereren dat hotspots ten opzichte van elkaar kunnen bewegen, een situatie die niet wordt voorspeld door het klassieke model, dat de beweging beschrijft van lithosferische platen over stationaire aardmantelpluimen. Dit heeft ertoe geleid dat dit klassieke model in twijfel wordt getrokken. Bovendien wordt er heftig gediscussieerd over de relatie tussen hotspots en mantelpluimen. Voorstanders van het klassieke model beweren dat deze discrepanties te wijten zijn aan de effecten van de circulatie in de aardmantel bij het opstijgen van de pluimen, een proces dat de aardmantelwind wordt genoemd. Gegevens van alternatieve modellen suggereren dat veel pluimen niet diepgeworteld zijn. In plaats daarvan leveren zij het bewijs dat veel mantelpluimen voorkomen als lineaire ketens die magma in breuken injecteren, het resultaat zijn van relatief ondiepe processen zoals de plaatselijke aanwezigheid van waterrijke mantel, voortkomen uit de isolerende eigenschappen van de continentale korst (wat leidt tot de opbouw van ingesloten mantelwarmte en decompressie van de korst), of het gevolg zijn van instabiliteit op het grensvlak tussen continentale en oceanische korst. Bovendien merken sommige geologen op dat veel geologische processen die anderen toeschrijven aan het gedrag van mantelpluimen, door andere krachten kunnen worden verklaard.