I punti di contatto geografici e naturali del vulcano sono tra le caratteristiche più rivelanti della superficie terrestre, offrendo una finestra diretta nei movimenti sottili ma potenti delle placche tettoniche. Mentre la maggior parte dell'attività vulcanica e sismica si verifica lungo i confini della piastra, i punti caldi si distinguono come isolati, spesso fonti di magma di lunga durata che perforano il centro delle placche.

Capire i punti caldi del mantle

Il vulcano caldo si estende sulla superficie terrestre che vive un'attività vulcanica persistente, alimentata da una fonte stazionaria di roccia fusa all'interno del manto. A differenza dei vulcani che formano a confini divergenti o convergenti, i punti caldi si pensa di provenire da susine mantoniche, colonne di roccia anormalmente calda che si erge da profondità all'interno del mantello, eventualmente dal nucleo-mantello di superficie.

Il concetto di mucca di manto è stato proposto nei primi anni '70 dal geofisico W. Jason Morgan, che ha usato le isole Hawaii come esempio chiave. Da allora, i punti caldi sono stati identificati sia in ambienti oceanici che continentali.

L'Islanda, ad esempio, si trova in cima alla Ridge Mid-Atlantic dove un hotspot coincide con un confine di piastra divergente, producendo una crosta oceanica eccezionalmente spessa e un volcanesimo sostenuto. Questa impostazione ibrida ha generato uno studio intenso, in quanto sfocia la linea tra il volcanismo tipico del crinale e l'attività di hotspot.

Hotspots come indicatori di movimento piatto

Una delle applicazioni più potenti degli studi sul punto caldo sta tracciando il movimento passato di piastre tettoniche. Poiché i punti caldi sono relativamente fissi nel manto rispetto alla litosfera in movimento sopra, le catene lineari dei vulcani che producono servono come una sorta di "tape recorder" del movimento del sottomarino. L'esempio classico è la catena di montaggio del mare Hawaiian-Emperor, che si estende oltre 6.000 chilometri attraverso l'oceano Pacifico.

Incontri rocce vulcaniche lungo tali catene utilizzando tecniche radiometriche, geologi possono calcolare la velocità e la direzione del movimento di piastra su decine di milioni di anni. Ad esempio, la piastra del Pacifico si è spostato sopra il punto caldo hawaiano ad un tasso di circa 8-10 centimetri all'anno, simile alla velocità a cui le unghie crescono.

Lo studio delle tracce di hotspot rivela anche che le piastre non si muovono sempre nella stessa direzione alla stessa velocità. Le variazioni della velocità della piastra possono essere correlate a grandi eventi tettonici, come la collisione dell'India con l'Asia o l'apertura dell'Oceano Atlantico. Pertanto, i punti caldi non sono solo curiosità del vulcanismo, sono strumenti fondamentali per ricostruire la storia tettonica della piastra globale e comprendere le forze che guidano il movimento della piastra, trazione della lastrapolare.

Attività sismica associata con hotspot

I terremoti nelle regioni a caldo cadono in genere in due categorie: terremoti vulcanici-tectonici, causati da cambiamenti di stress nella crosta a causa del movimento di magma; e i terremoti a lungo periodi o tremori, associati al movimento di liquidi di ingrandimento, si verificano l'intensità e la frequenza di questi cicli di inflazione.

Nel 2018 l'eruzione di Kīlauea è stata accompagnata da un terremoto di magnitudo 6,9, il più grande delle Hawaii nei decenni, causato dal crollo improvviso della caldera del vulcano dopo che il magma ha drenato dalla camera.

La ricerca in sismicità hotspot aiuta anche a mappare la struttura sottosuperficie dei sistemi di tubatura magma.Analizzando le posizioni e le proprietà ondate dei terremoti, i geofisici possono immagine camera magma, condutture e sistemi di dike. Ad esempio, la tomografia sismica sotto le Hawaii rivela un ampio, basso-velocità anomalia che si estende in profondità nel mantello, coerente con la presenza di un km caldo, parzialmente i dati di profondità di profondità di getto.

Comparazione del vulcano di hotspot a placcare il vulcanismo boundary

I vulcani a caldo differiscono in modi importanti da quelli a confini di placca. A confini divergenti (raggi tra gli ocei), il volcanismo è causato dalla fusione di decompressione come la litosfera si separa, producendo basalti terapeutici che sono relativamente uniformi nella composizione.

Mentre i vulcani della subduzione-zona possono produrre eruzioni esplosive catastrofiche a causa di alto contenuto volatile, i vulcani a caldo possono esporre sia il comportamento effusivo che esplosivo.

Un'altra differenza fondamentale è la longevità: i punti caldi possono rimanere attivi per decine di milioni di anni, mentre i vulcani di confine a piastre hanno solitamente una durata più breve legata alla durata di un particolare movimento a piastre o evento di sottoduzione. La longevità di un punto caldo è pensato per riflettere la stabilità della sua fonte di pennarello profondo.

Studi di casi di punti caldi notevoli

Catena di montaggio del mare Hawaii-Emperor

La catena di Hawaiian-Emperor è la pista di hotspot quintessential e la più studiata al mondo. Si compone di oltre 100 vulcani che si estende a 6.000 km dalla Big Island al Trench Aleutian, dove è sottodotta. La famosa curva della catena, datata a circa 47 milioni di anni fa, registra un cambiamento importante nel movimento di Piatto del Pacifico.

La catena fornisce anche prove chiare per le prugne di manto attivo. Immagini di tomografia sismica un'anomalia a bassa crescita che si estende dal confine di mantello di nucleo sotto le Hawaii alla superficie, coerente con una penna. Inoltre, la gonfia di elevazione del fondale del fondo hawaiano indica più caldo, mantello meno denso che sostiene il carico vulcanico.

Giallo pietra calda

Il punto caldo di Yellowstone è un hotspot continentale che ha prodotto una notevole pista vulcanica attraverso gli Stati Uniti occidentali. Negli ultimi 16 milioni di anni, ha generato una serie di enormi eruzioni di caldera di reyolite che migrarono verso nord attraverso la pianura del fiume Snake e oggi si siedono sotto l'altopiano di Yellowstone.

Il punto caldo di Yellowstone è ora il centro di un intenso monitoraggio per il suo potenziale per le eruzioni future di grandi dimensioni. L'Osservatorio di Vulcano di Yellowstone traccia deformazione del terreno, attività del terremoto, emissioni di gas e caratteristiche termiche. I modelli di rischio attuali suggeriscono che la prossima eruzione principale è probabilmente a migliaia di anni di distanza, ma le esplosioni idrotermali più piccole e lo sporco vulcanico si verificano regolarmente.

Riunione Hotspot e le trappole Deccan

Il punto caldo della Riunione è un altro esempio ben documentato con un impatto geologico drammatico. La sua traccia può essere tracciata dai Trappoli Deccan in India (eretto circa 66 milioni di anni fa) attraverso le isole Laccadive e Maldive, l'arcipelago Chagos, il Plateau Mascarene, e infine al vulcano attualmente attivo Piton de la Fournaise sull'isola di Riunione.

Questa pista di hotspot fornisce prove cruciali per il movimento della placca indiana prima della sua collisione con l'Eurasia. Come l'India si è spostata verso nord dopo la rottura di Gondwana, ha passato sopra la prugna della Riunione, producendo l'enorme espulsione di lava che ha formato i Trappoli di Deccan.

Il ruolo degli hotspot nella comprensione dell'interno della Terra

I punti caldi non sono solo le finestre in movimento di piastra, ma anche nella Terra profonda. Il fatto che molti punti caldi sembrano essere stazionari per lunghi periodi implica che la loro fonte si trova molto sotto lo strato limite di piastra, probabilmente nel mantello inferiore.

Attraverso l'analisi delle onde da terremoti in tutto il mondo, gli scienziati possono costruire immagini tridimensionali di anomalie di velocità nell'interno della Terra. Le velocità sismiche lente sono tipicamente interpretate come più caldo, materiale di aumento. I modelli tomografici mostrano colonne a bassa velocità sotto molti punti caldi principali, tra cui Hawaii, Islanda e Yellowstone, anche se la risoluzione originaria è ancora dibattuta.

I punti caldi influenzano anche l'equilibrio termico globale del mantello. Il calore trasportato da prugne dal confine core-mantle alla litosfera è stimato per spiegare circa il 10% del flusso termico totale della Terra. I pozzi possono influenzare i modelli di convezione mantole e possono avere svolto un ruolo nella formazione di grandi province ignee durante tutta la storia della Terra.

Implicazioni educative per la scienza della Terra

Gli studenti possono tracciare le età del vulcano lungo una catena per calcolare la velocità della piastra, visualizzare la direzione del movimento passato, e comprendere le scale temporali relative dei processi geologici. La catena hawaiana-imperatore è particolarmente efficace perché la progressione dell'età è ben documentata e la curva è una chiara, record visivo di un cambiamento.

Inoltre, studiare hotspot aiuta a insegnare concetti fondamentali come datazione radiometrica, composizione magma, tipi di terremoti e convezione manto. Le mappe di tracce hotspot permettono di esercizi hands-on in cui gli studenti tracciano coordinate, misurano le distanze e le velocità di placca infer. Il punto di Yellowstone offre un caso coinvolgente per discutere volcanesimo continentale, pericoli e il ruolo di magma nei paesaggi di ombreggiatura.

Inoltre, i punti caldi forniscono una narrativa convincente sull'interazione tra processi terrestri profondi e poco profondi. Il legame tra le trappole Deccan e l'estinzione dei dinosauri invita il pensiero interdisciplinare che collega geologia, biologia e climatologia. Questo rende i punti caldi rilevanti non solo nei corsi di scienze della terra, ma anche in più ampi curricula scientifici che mirano a illustrare i sistemi di pensiero.

Infine, il monitoraggio dei punti caldi attivi, come l'Osservatorio del Vulcano degli Stati Uniti e l'Osservatorio del Vulcano di Yellowstone, offre studi in tempo reale sulla valutazione del rischio vulcanico. Gli studenti possono esplorare i dati in tempo reale sulla sismicitÃ, sulla deformazione e sulle emissioni di gas, imparando come gli scienziati interpretano i disordini e comunicano il rischio al pubblico.

Per ulteriori informazioni, prendere in considerazione queste risorse autorevoli: USGS: Hotspots[, ]Smithsonian Institution Global Volcanism Program, e NASA Earth Observatory: Hawaii Hotspot].