L'Hawaiian-Emperor Chain è un esempio di hotspot track - una scia di isole vulcaniche e montagne sottomarine create su una placca litosferica mentre la placca si sposta lentamente su un punto di fusione localizzata originato da un getto di materiale caldo che sale dal mantello profondo (mantello pennacchio). Per maggiori dettagli vedere il comunicato. Credito:T. Torsvik et al. (GFZ)
Le isole vulcaniche delle Hawaii rappresentano la fine più giovane di un 80 milioni di anni e circa 6, Catena montuosa lunga 000 chilometri sul suolo dell'Oceano Pacifico. La cosiddetta catena Hawaiian-Emperor composta da dozzine di vulcani è ben nota per la sua peculiare curva di 60 gradi. La causa di questa curva è stata oggetto di accesi dibattiti per decenni. Una spiegazione è un brusco cambiamento nel movimento della placca tettonica del Pacifico, il modello opposto afferma la deriva verso sud del pennacchio del mantello che ha originato la catena sin dal suo inizio 80 milioni di anni fa. Apparentemente entrambi i processi giocano un ruolo importante, mostra un nuovo studio in Comunicazioni sulla natura , pubblicato da un gruppo di scienziati dell'Università di Oslo, Centro di ricerca tedesco per le geoscienze GFZ Potsdam, e Università di Utrecht.
Molte isole vulcaniche dell'oceano sono create da sorgenti calde a forma di colonna chiamate pennacchi del mantello che hanno origine vicino alla base profonda del mantello terrestre di circa 3000 km. I pennacchi del mantello non sono molto influenzati dai movimenti superficiali delle placche tettoniche che si muovono lentamente su di essi. Quindi, lunghe catene lineari di vulcani a pennacchio che invecchiano sempre di più con l'aumentare della distanza dai punti caldi attivi possono essere tracciate per centinaia o migliaia di chilometri. Nel percorso hotspot hawaiano, le isole Hawaii sono le più giovani della catena che si estende per quasi 6, 000 km dalla montagna sottomarina di Detroit nel Pacifico nordoccidentale, dove si verificò il vulcanismo circa 80 milioni di anni fa. Un'inedita curva di 60 gradi caratterizza la catena Hawaiian-Emperor, dividendolo nella più antica catena dell'imperatore e nella più recente catena hawaiana. La curva è stata datata a 47 Ma (Fig. 1).
"La causa ultima per la formazione dell'Hawaiian-Emperor Bend (HEB) è stato un cambiamento importante nel movimento della placca del Pacifico a 47 Ma", dice l'autore principale del nuovo studio, Trond Torsvik dell'Università di Oslo e attualmente visiting researcher presso GFZ. Il team afferma un'ipotesi del geofisico statunitense Jason Morgan che la propose già nei primi anni '70. "Ma non è così semplice come si proponeva quarant'anni fa", dice Torsvik.
Jason Morgan è stato il primo a utilizzare gli hotspot come quadro di riferimento per i movimenti globali delle placche. Nel suo modello di mantello i pennacchi, che si manifestano con punti caldi in superficie, erano considerati fissi nel mantello, e l'Hawaiian-Emperor Bend è stato attribuito a un semplice cambiamento di direzione del movimento della placca del Pacifico (Fig. 1). Ma il suo modello di piastra con hotspot fissi è stato messo in discussione dagli anni '80.
La simulazione dell'Hawaiian-Emperor Bend spiega che la curva si è formata attraverso cambiamenti sia della direzione delle placche litosferiche sia del movimento dell'hotspot sotto le placche. Credito:T. Torsvik et al. (GFZ)
"Dalla fine degli anni '90 è diventato chiaro che gli hotspot non sono completamente risolti", dice Bernhard Steinberger di GFZ, uno dei coautori dell'articolo. Questo è ormai generalmente accettato, Aggiunge, ei modelli di flusso del mantello prevedono che l'hotspot hawaiano si sia spostato lentamente verso sud. "Ma alcuni studi recenti hanno sostenuto che il rapido movimento verso sud dell'hotspot prima di 47 Ma può spiegare la formazione della curva senza richiedere il cambiamento del movimento della placca del Pacifico", lui dice. "Un tale scenario è diventato attraente perché la geologia delle placche che circondano il Pacifico non mostra prove chiare per un cambiamento di movimento delle placche del Pacifico".
Il nuovo studio mostra chiaramente perché questo semplicemente non funziona. Richiederebbe una velocità irrealisticamente elevata di movimento degli hotspot di circa 42 cm/anno, che sarebbe molto più veloce della velocità media delle placche tettoniche. Inoltre, ciò implicherebbe che l'Emperor Chain sia stato creato in soli cinque milioni di anni e il Detroit Seamount dovrebbe avere solo 52 milioni di anni (Fig. 2a). Questa previsione è ovviamente falsificata dalle età registrate dell'isola di Detroit Seamount di circa 80 Ma (Fig. 1).
"In alternativa, un movimento più lento dell'hotspot verso WSW potrebbe spiegare sia la geometria che le età della catena dell'Imperatore", dice Steinberger. Però, una tale direzione di movimento non è coerente con i modelli di convezione del mantello.
"Il nostro articolo è un buon esempio di come simulazioni molto semplici della cinematica delle placche e dei punti caldi possono essere utilizzate per esplorare quali scenari geodinamici sono possibili per la formazione dell'Hawaiian-Emperor Bend, e quali no", afferma Pavel Doubrovine dell'Università di Oslo, un altro co-autore sulla carta. "Non possiamo evitare di concludere che la curvatura di 60 gradi è principalmente causata da un cambiamento di direzione nel movimento della placca del Pacifico". Ancora, è necessario un certo movimento del pennacchio verso sud (linea blu in Fig. 2b), altrimenti la catena hawaiana-imperatore sarebbe più corta di circa 800 chilometri.
"Spiegando la geometria, la lunghezza e la progressione dell'età della catena hawaiana-imperatore, richiede entrambi:il cambiamento nella direzione del movimento della piastra e il movimento dell'hotspot", afferma Torsvik. "Se, dopo più di due decenni di dibattito sugli scenari dei membri finali del cambiamento del movimento delle placche rispetto alla deriva degli hotspot, i geofisici saranno in grado di concordare sul fatto che nessuno dei due è soddisfacente, quindi possiamo andare avanti e affrontare una domanda più interessante:cosa ha effettivamente spinto il movimento della placca del Pacifico a cambiare circa 47 milioni di anni fa?" Si spera, non ci vorranno altri 40 anni per avere una risposta a questo, Aggiunge.
