Columnas de calor del manto
La gran mayoría de los terremotos y erupciones volcánicas ocurren cerca de los límites de las placas, pero hay algunas excepciones. Por ejemplo, las Islas Hawái, que son de origen completamente volcánico, se han formado en medio del Océano Pacífico a más de 3,200 km del límite de placa más cercano. ¿Cómo encajan las Islas Hawái y otros volcanes que se forman en el interior de las placas en la teoría de la tectónica de placas?
Fuente: NASA Earth Observatory
En 1963, J. Tuzo Wilson, el geofísico canadiense que descubrió las fallas transformantes, ideó una idea ingeniosa que se conoció como la teoría del “punto caliente”. Wilson observó que en ciertos lugares del mundo, como Hawái, el vulcanismo ha estado activo durante períodos de tiempo muy largos. Esto solo podría suceder, razonó, si existieran regiones relativamente pequeñas, duraderas y excepcionalmente calientes –llamadas puntos calientes– debajo de las placas que proporcionarían fuentes localizadas de alta energía térmica (plumas térmicas) para sostener el vulcanismo. Específicamente, Wilson hipotetizó que la distintiva forma lineal de la cadena de islas de Hawái y los Montes Submarinos Emperador resultó del movimiento de la Placa del Pacífico sobre un punto caliente profundo y estacionario en el manto, ubicado debajo de la posición actual de la Isla de Hawái. El calor de este punto caliente produjo una fuente persistente de magma al derretir parcialmente la Placa del Pacífico suprayacente. El magma, que es más ligero que la roca sólida circundante, luego asciende a través del manto y la corteza para erupcionar en el fondo marino, formando un monte submarino activo. Con el tiempo, innumerables erupciones hacen que el monte submarino crezca hasta que finalmente emerge por encima del nivel del mar para formar un volcán insular. Wilson sugirió que el movimiento continuo de la placa eventualmente lleva la isla más allá del punto caliente, cortándola de la fuente de magma, y el vulcanismo cesa. A medida que un volcán insular se extingue, otro se desarrolla sobre el punto caliente, y el ciclo se repite. Este proceso de crecimiento y muerte de volcanes, durante muchos millones de años, ha dejado un largo rastro de islas volcánicas y montes submarinos a lo largo del fondo del Océano Pacífico.
Según la teoría del punto caliente de Wilson, los volcanes de la cadena hawaiana deberían ser progresivamente más antiguos y más erosionados cuanto más se alejan del punto caliente. Las rocas volcánicas más antiguas de Kauai, la isla hawaiana habitada más noroccidental, tienen unos 5.5 millones de años y están profundamente erosionadas. En comparación, en la “Gran Isla” de Hawái –la más sudoriental de la cadena y presumiblemente todavía posicionada sobre el punto caliente– las rocas expuestas más antiguas tienen menos de 0.7 millones de años y se forma roca volcánica nueva continuamente.
La posibilidad de que las Islas Hawái se vuelvan más jóvenes hacia el sureste fue sospechada por los antiguos hawaianos, mucho antes de que se realizaran estudios científicos. Durante sus viajes, los hawaianos navegantes notaron las diferencias en la erosión, la formación de suelos y la vegetación y reconocieron que las islas al noroeste (Niihau y Kauai) eran más antiguas que las del sureste (Maui y Hawái). Esta idea se transmitió de generación en generación en las leyendas de Pele, la diosa de los volcanes. Pele vivía originalmente en Kauai. Cuando su hermana mayor Namakaokahai, la diosa del mar, la atacó, Pele huyó a la Isla de Oahu. Cuando fue obligada por Namakaokahai a huir nuevamente, Pele se mudó al sureste a Maui y finalmente a Hawái, donde ahora vive en el Cráter Halemaumau en la cima del Volcán Kilauea. La huida mítica de Pele desde Kauai hasta Hawái, que alude a la eterna lucha entre el crecimiento de islas volcánicas por erupciones y su posterior erosión por las olas del océano, es consistente con la evidencia geológica obtenida siglos después que muestra claramente que las islas se vuelven más jóvenes de noroeste a sureste.
Aunque Hawái es quizás el punto caliente más conocido, se piensa que existen otros debajo de los océanos y continentes. Más de cien puntos calientes bajo la corteza terrestre han estado activos durante los últimos 10 millones de años. La mayoría de estos están ubicados bajo los interiores de las placas (por ejemplo, la Placa Africana), pero algunos ocurren cerca de los límites divergentes de las placas. Algunos están concentrados cerca del sistema de dorsales mesooceánicas, como debajo de Islandia, las Azores y las Islas Galápagos.
Se piensa que algunos puntos calientes existen debajo de la Placa de América del Norte. Quizás el más conocido es el punto caliente que se presume existe bajo la corteza continental en la región del Parque Nacional Yellowstone en el noroeste de Wyoming. Aquí hay varias calderas (grandes cráteres formados por el colapso del suelo que acompaña al vulcanismo explosivo) que fueron producidas por tres erupciones gigantescas durante los últimos dos millones de años, la más reciente de las cuales ocurrió hace unos 600,000 años. Los depósitos de ceniza de estas poderosas erupciones se han cartografiado hasta en Iowa, Misuri, Texas e incluso el norte de México. La energía térmica del presunto punto caliente de Yellowstone alimenta más de 10,000 pozas y fuentes termales, géiseres (como el Old Faithful) y piscinas de lodo burbujeante (pozas de lodo hirviente). Un gran cuerpo de magma, coronado por un sistema hidrotermal (una zona de vapor y agua caliente a presión), todavía existe debajo de la caldera. Estudios recientes demuestran que partes de la región de Yellowstone suben y bajan hasta 1 cm cada año, lo que indica que el área sigue siendo geológicamente inestable. Sin embargo, estos movimientos del suelo medibles, que probablemente reflejan cambios de presión hidrotermal, no necesariamente indican una actividad volcánica renovada en el área.
Nota de los autores: Desde la publicación de este folleto en 1996, ha habido un vigoroso debate científico sobre el vulcanismo en los “puntos calientes”. Nuevos estudios sugieren que los puntos calientes no son fenómenos profundos ni están “fijos” en posición durante el tiempo geológico, como se supone en el modelo popular de plumas. Vea www.mantleplumes.org/.
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Basado en la publicación del Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS): This Dynamic Earth: The Story of the Plate Tectonics. Por W. Jacqueline Kous y Robert I. Tilling. 1996.