Unele puncte fierbinți vulcanice pot avea o sursă de căldură surprinzător de mică

Unele dintre punctele fierbinți vulcanice ale lumii pot fi alimentate de material topit care provine surprinzător de aproape de suprafața Pământului.

În timp ce unele dintre cele mai fierbinți puncte sunt alimentate de penele de material plutitor care se ridică din adâncul Pământului, așa cum era de așteptat, fluxurile topite care conduc activitatea în cele mai reci puncte fierbinți pot rezulta din procese geofizice relativ superficiale, sugerează un nou studiu.

O mare parte din activitatea vulcanică a planetei noastre are loc la sau în apropierea marginilor plăcilor tectonice care alcătuiesc scoarța terestră (SN: 1/13/21). La crestele oceanice, care formează adesea granițele dintre unele plăci tectonice, material fierbinte iese din manta – stratul fierbinte și gros care se află între miezul Pământului și crusta sa – pentru a crea crustă proaspătă.

Dar o activitate vulcanică mai misterioasă are loc și în multe locuri din mijlocul unei plăci tectonice, departe de crestele oceanice, spune Xiyuan Bao, geofizician la UCLA. Insulele Hawaii, Insula Ascension din Atlanticul de Sud și Insulele Pitcairn din Pacificul de Sud sunt doar câteva exemple de vulcani creați de o astfel de activitate (SN: 29.01.19).

Oamenii de știință bănuiesc că multe dintre aceste locuri de vulcanism izolat sunt alimentate de penele de material fierbinte care se ridică din adâncul mantalei, oarecum asemănătoare cu pachetele mici de apă care se ridică la suprafață într-o oală cu apă aproape de fierbere (SN: 9/16/13). Dar o nouă analiză a lui Bao și a colegilor, descrisă în 7 ianuarie Ştiinţă, sugerează că unele dintre aceste puncte fierbinți izolate sunt alimentate de material care nu este atât de fierbinte pe cât se aștepta, punând la îndoială faptul că activitatea vulcanică acolo este condusă de penele de adâncime a mantalei. Rezultatele ar putea ajuta oamenii de știință să descopere procesele misterioase care se desfășoară în diferite locuri de vulcanism din interiorul plăcilor.

„Acest studiu ajută la identificarea penelor vulcanice care sunt adânci și care nu”, spune Keith Putirka, un petrolog magmatic la Universitatea de Stat din California, Fresno, care nu a fost implicat în lucrare.

Echipa s-a concentrat pe 26 de puncte fierbinți vulcanice din zonele oceanice despre care studiile anterioare sugeraseră că au fost alimentate de penele de adâncime a mantalei. Cercetătorii au folosit date seismice pentru a estima temperatura materialului mantalei la diferite adâncimi de la 260 la 600 de kilometri. În general, cu cât materialul este mai fierbinte, cu atât mai lent călătoresc undele seismice prin el.

Echipa a comparat apoi temperatura estimată pentru fiecare punct fierbinte cu temperatura medie a materialului de manta care se ridică pe crestele oceanice. Deoarece plăcile tectonice se desprind acolo, nu există rezistență la creșterea rocii fierbinți din adâncul mantalei. Aceasta, la rândul său, oferă o bază de referință cu care oamenii de știință pot compara temperaturile rocilor adânci sub punctele fierbinți izolate.

Temperaturile de pe crestele oceanice medii sunt de aproximativ 1388° Celsius (2530° Fahrenheit). Pentru o duzină dintre punctele fierbinți studiate de echipa, materialul de adâncime a mantalei a fost cu peste 155 ° C mai cald decât materialul de creasta mijlocie a oceanului, relatează Bao și echipa sa. Materialul atât de fierbinte este mai mult decât suficient de cald încât să se ridice la suprafața Pământului, să mestece crusta de deasupra și să creeze o activitate vulcanică prodigioasă.

Dar pentru 10 puncte fierbinți, materialul de adâncime a mantalei a variat între doar 50 ° C și 135 ° C mai cald decât materialul de creasta mijlocie a oceanului, suficient de cald pentru a se ridica la suprafață și prin crustă. Și patru dintre punctele fierbinți au fost cu mai puțin de 36 ° C mai calde decât materialul de creasta mijlocie a oceanului, ceea ce sugerează că materialul punctului fierbinte nu s-ar putea ridica suficient de repede pentru a susține flotabilitatea și a străpunge crusta. Alte tipuri de procese geofizice care au loc mai aproape de suprafața Pământului alimentează activitatea vulcanică în aceste 14 puncte fierbinți, rece până la mijlocie, propun cercetătorii.

„Lipsesc dovezile penelor de manta de sub majoritatea insulelor vulcanice”, spune Godfrey Fitton, geochimist la Universitatea din Edinburgh, care nu a fost implicat în lucrare. O sursă alternativă de material topit, sugerează el, ar putea fi zonele în care plăcile tectonice s-au ciocnit pentru a ajuta la crearea supercontinentelor trecute (SN: 1/11/17).

În acele zone mototolite, explică Fitton, scoarța Pământului ar fi mai groasă și, astfel, ar ajuta la izolarea fluxului de căldură de la mantie la suprafață. Acumularea de căldură în crustă, la rândul său, ar putea duce la topirea locală a rocilor bogate în carbonat, care ar putea alimenta vulcanismul. În 2020, el și colegii săi au sugerat că astfel de procese au alimentat vulcanismul în punctele fierbinți de pe coasta de vest a Africii și în largul coastei de nord-est a Braziliei în ultimii 50 de milioane de ani sau mai mult.