El hotspot de Islandia es un hotspot que es en parte responsable de la alta actividad volcánica que ha formado la meseta de Islandia y la isla de Islandia .
Islandia es una de las regiones volcánicas más activas del mundo, con erupciones que ocurren en promedio aproximadamente cada tres años (en el siglo XX hubo 39 erupciones volcánicas en Islandia y sus alrededores). [ cita requerida ] Aproximadamente un tercio de las lavas basálticas erupcionadas en la historia registrada han sido producidas por erupciones islandesas. Entre las erupciones notables se incluyen la de Eldgjá , una fisura de Katla , en 934 (la erupción basáltica más grande jamás presenciada en el mundo ), Laki en 1783 (la segunda más grande del mundo) y varias erupciones debajo de los casquetes polares , que han generado devastadores estallidos glaciares., más recientemente en 2010 después de la erupción de Eyjafjallajökull .
La ubicación de Islandia a horcajadas sobre la Cordillera del Atlántico Medio , donde las placas euroasiática y norteamericana se están separando, es en parte responsable de esta intensa actividad volcánica, pero es necesaria una causa adicional para explicar por qué Islandia es una isla sustancial mientras que el resto de la cordillera en su mayoría consta de montes submarinos , con picos por debajo del nivel del mar .
Además de ser una región de mayor temperatura que el manto circundante , se cree que tiene una mayor concentración de agua . La presencia de agua en el magma reduce la temperatura de fusión, lo que también puede desempeñar un papel en la mejora del vulcanismo islandés.
Teorías de la causalidad
Existe una discusión en curso sobre si el hotspot es causado por un penacho de manto profundo o si se origina a una profundidad mucho menor. [1] Recientemente, estudios de tomografía sísmica han encontrado anomalías en la velocidad de las ondas sísmicas bajo Islandia, consistentes con un conducto caliente de 100 km de ancho que se extiende hasta el manto inferior. [2]
Algunos geólogos [ ¿quién? ] han cuestionado si el hotspot de Islandia tiene el mismo origen que otros hotspots, como el hotspot de Hawái . Si bien la cadena de islas hawaianas y los montes submarinos Emperador muestran una clara huella volcánica progresiva en el tiempo causada por el movimiento de la placa del Pacífico sobre el punto de acceso hawaiano, no se puede ver tal huella en Islandia.
Se propone que la línea del volcán Grímsvötn a Surtsey muestre el movimiento de la placa euroasiática , y la línea del volcán Grímsvötn al cinturón volcánico de Reykjanes muestre el movimiento de la placa norteamericana. [3]
Teoría de la pluma del manto
El penacho de Islandia es un surgimiento postulado de roca anormalmente caliente en el manto de la Tierra debajo de Islandia . Se cree que su origen se encuentra en las profundidades del manto, quizás en el límite entre el núcleo y el manto a aproximadamente 2.880 km de profundidad. Las opiniones difieren en cuanto a si los estudios sísmicos han imaginado tal estructura. [4] En este marco, el vulcanismo de Islandia se atribuye a este penacho, según la teoría de W. Jason Morgan . [5]
Se cree que un penacho del manto subyace a Islandia, del cual se cree que el punto caliente es la expresión de la superficie, y que la presencia del penacho aumenta el vulcanismo ya causado por la separación de placas. Además, los basaltos de inundación en los márgenes continentales de Groenlandia y Noruega , la orientación oblicua de los segmentos de la cresta Reykjanes a su dirección de expansión y el espesor de la corteza ígnea mejorado que se encuentra a lo largo de las crestas Aegir y Kolbeinsey meridionales pueden ser el resultado de la interacción entre la columna y el penacho. Cordillera del Atlántico Medio . [6] Se cree que el tallo de la pluma es bastante estrecho, quizás 100 km de ancho y se extiende hasta al menos 400-650 km por debajo de la superficie de la Tierra, y posiblemente hasta el límite entre el núcleo y el manto , mientras que la cabeza de la pluma puede ser> 1000 km de diámetro. [6] [7]
Se sugiere que la falta de una trayectoria progresiva en el tiempo de los montes submarinos se debe a la ubicación de la pluma debajo del grueso cratón de Groenlandia durante ~ 15 Myr después de la ruptura continental, [8] y el posterior atrincheramiento del material de la pluma en el norte de Mid -Atlantic Ridge siguiendo su formación. [6]
Historia geologica
Según el modelo de la pluma , la fuente del vulcanismo islandés se encuentra muy por debajo del centro de la isla. Las rocas volcánicas más antiguas atribuidas al penacho se encuentran a ambos lados del Atlántico. Se ha determinado que sus edades oscilan entre los 58 y los 64 millones de años. Esto coincide con la apertura del Atlántico norte a finales del Paleoceno y principios del Eoceno , lo que ha llevado a sugerir que la llegada de la pluma estuvo relacionada con, y quizás haya contribuido a, la ruptura del continente del Atlántico Norte [9] . En el marco de la hipótesis de la pluma, el vulcanismo fue causado por el flujo de material de la pluma caliente inicialmente debajo de la litosfera continental gruesa y luego debajo de la litosfera de la cuenca del océano en crecimiento a medida que avanzaba la ruptura. La posición exacta de la pluma en ese momento es una cuestión de desacuerdo entre los científicos, [10] al igual que si se cree que la pluma ascendió del manto profundo solo en ese momento o si es mucho más antigua y también responsable de la antigua vulcanismo en el norte de Groenlandia, en la isla de Ellesmere y en Alpha Ridge en el Ártico. [11]
Cuando el Atlántico norte se abrió al este de Groenlandia durante el Eoceno, América del Norte y Eurasia se separaron; la Cordillera del Atlántico Medio se formó como un centro de expansión oceánica y una parte del sistema volcánico submarino de cordilleras oceánicas . [12] La cabeza de la pluma inicial puede haber tenido varios miles de kilómetros de diámetro, y erupcionó rocas volcánicas a ambos lados de la actual cuenca oceánica para producir la Provincia Ígnea del Atlántico Norte . Tras una mayor apertura del océano y la deriva de la placa, se postula que la columna y la cordillera del Atlántico medio se acercaron y finalmente se encontraron. El exceso de magmatismo que acompañó la transición del vulcanismo de inundación en Groenlandia, Irlanda y Noruega a la actividad islandesa actual fue el resultado del ascenso de la fuente del manto caliente debajo de la litosfera que se adelgaza progresivamente, según el modelo de la pluma, o una parte inusualmente productiva postulada de el sistema de cordilleras oceánicas. [13] Algunos geólogos han sugerido que la columna de Islandia podría haber sido responsable de la elevación del Paleógeno de las montañas escandinavas al producir cambios en la densidad de la litosfera y astenosfera durante la apertura del Atlántico Norte. [14] Hacia el sur, la elevación del Paleógeno de las tierras de tiza inglesas que resultó en la formación de la superficie del Sub-Paleógeno también se ha atribuido a la columna de Islandia. [15]
Existe una cresta extinta en el oeste de Islandia, lo que lleva a la teoría de que la pluma se ha desplazado hacia el este con el tiempo. La corteza más antigua de Islandia tiene más de 20 millones de años y se formó en un antiguo centro de expansión oceánica en la región de Westfjords (Vestfirðir). El movimiento hacia el oeste de las placas y la cresta sobre el penacho y la fuerte anomalía térmica de este último hizo que este antiguo centro de expansión cesara hace 15 millones de años y condujo a la formación de uno nuevo en el área de las penínsulas actuales Skagi y Snæfellsnes ; en este último todavía hay algo de actividad en forma del volcán Snæfellsjökull . El centro de expansión, y por tanto la actividad principal, se ha desplazado nuevamente hacia el este hace 7-9 millones de años y ha formado las zonas volcánicas actuales en el suroeste ( Reykjanes , Hofsjökull ) y noreste ( Tjörnes ). En la actualidad, se produce una lenta disminución de la actividad en el noreste, mientras se desarrolla la zona volcánica en el sureste ( Katla , Vatnajökull ), que se inició hace 3 millones de años. [16] La reorganización de los límites de las placas en Islandia también se ha atribuido a la tectónica de microplacas. [13]
Desafíos para el modelo de pluma
La débil visibilidad del penacho postulado en las imágenes tomográficas del manto inferior y la evidencia geoquímica de eclogita en la fuente del manto han llevado a la teoría de que Islandia no está sustentada por un penacho del manto en absoluto, sino que el vulcanismo allí es el resultado de procesos relacionados. a la tectónica de placas y se limita al manto superior . [17] [1]
Placa oceánica subducida
Según uno de esos modelos, una gran parte de la placa subducida de un antiguo océano ha sobrevivido en el manto superior durante varios cientos de millones de años, y su corteza oceánica ahora provoca una generación de fusión excesiva y el vulcanismo observado. [13] Este modelo, sin embargo, no está respaldado por cálculos dinámicos, ni es requerido exclusivamente por los datos, y también deja preguntas sin respuesta sobre la estabilidad dinámica y química de tal cuerpo durante ese largo período o el efecto térmico de tal fusión masiva.
Convección del manto superior
Otro modelo propone que la surgencia en la región de Islandia es impulsada por gradientes de temperatura laterales entre el manto suboceánico y el cratón vecino de Groenlandia y, por lo tanto, también se restringe a los 200-300 km superiores del manto. [18] Sin embargo, este mecanismo de convección probablemente no sea lo suficientemente fuerte en las condiciones que prevalecen en el Atlántico norte, con respecto a la tasa de expansión, y no ofrece una explicación simple para la anomalía geoide observada.
Observaciones geofísicas y geoquímicas
La información sobre la estructura del interior profundo de la Tierra solo se puede adquirir indirectamente mediante métodos geofísicos y geoquímicos. Para la investigación de penachos postulados, los métodos gravimétricos , geoides y, en particular, sismológicos , junto con los análisis geoquímicos de lavas erupcionadas, han resultado especialmente útiles. Los modelos numéricos de los procesos geodinámicos intentan fusionar estas observaciones en una imagen general consistente.
Sismología
Un método importante para obtener imágenes de estructuras a gran escala en el interior de la Tierra es la tomografía sísmica , mediante la cual el área en cuestión se "ilumina" desde todos los lados con ondas sísmicas de terremotos de tantas direcciones diferentes como sea posible; estas ondas se registran con una red de sismómetros . El tamaño de la red es crucial para la extensión de la región de la que se pueden obtener imágenes de forma fiable. Para la investigación de la Pluma de Islandia, se han utilizado tanto la tomografía global como la regional; en el primero, se obtienen imágenes de todo el manto a una resolución relativamente baja utilizando datos de estaciones de todo el mundo, mientras que en el segundo, una red más densa solo en Islandia toma imágenes del manto hasta 400–450 km de profundidad con mayor resolución.
Los estudios regionales de las décadas de 1990 y 2000 muestran que hay una anomalía de baja velocidad de onda sísmica debajo de Islandia, pero la opinión está dividida en cuanto a si continúa más profundo que la zona de transición del manto a aproximadamente 600 km de profundidad. [12] [19] [20] Las velocidades de las ondas sísmicas se reducen hasta en un 3% ( ondas P ) y más del 4% ( ondas S ), respectivamente. Estos valores son consistentes con un pequeño porcentaje de fusión parcial, un alto contenido de magnesio del manto o temperatura elevada. No es posible separar sin ambigüedades qué efecto causa la reducción de velocidad observada.
Geoquímica
Numerosos estudios han abordado la firma geoquímica de las lavas presentes en Islandia y en el Atlántico norte. La imagen resultante es consistente en varios aspectos importantes. Por ejemplo, no se discute que la fuente del vulcanismo en el manto es química y petrológicamente heterogénea: contiene no solo peridotita , el principal tipo de roca del manto, sino también eclogita , un tipo de roca que se origina en el basalto en losas subducidas y es más fácilmente fusible que la peridotita. [21] [22] Se asume que el origen de este último es una corteza oceánica muy antigua metamorfoseada que se hundió en el manto hace varios cientos de millones de años durante la subducción de un océano, y luego surgió desde las profundidades del manto.
Los estudios que utilizaron las composiciones de elementos principales y oligoelementos de los volcánicos islandeses mostraron que la fuente del vulcanismo actual era aproximadamente 100 ° C mayor que la fuente de los basaltos de las dorsales oceánicas. [23]
Las variaciones en las concentraciones de oligoelementos como helio , plomo , estroncio , neodimio y otros muestran claramente que Islandia tiene una composición distinta del resto del Atlántico norte. Por ejemplo, la proporción de He-3 y He-4 tiene un máximo pronunciado en Islandia, que se correlaciona bien con anomalías geofísicas, y la disminución de esta y otras firmas geoquímicas con el aumento de la distancia desde Islandia indican que el alcance de la anomalía de composición alcanza unos 1.500 km a lo largo de Reykjanes Ridge y al menos 300 km a lo largo de Kolbeinsey Ridge. [24] Dependiendo de qué elementos se consideren y cuán grande sea el área cubierta, se pueden identificar hasta seis componentes diferentes del manto, que no están todos presentes en un solo lugar.
Además, algunos estudios muestran que la cantidad de agua disuelta en los minerales del manto es de dos a seis veces mayor en la región de Islandia que en las partes no perturbadas de las dorsales oceánicas, donde se considera que se encuentra en unas 150 partes por millón. [25] [26] La presencia de una cantidad tan grande de agua en la fuente de las lavas tendería a bajar su punto de fusión y hacerla más productiva para una temperatura determinada.
Gravimetría / Geoide
El Atlántico norte se caracteriza por fuertes anomalías a gran escala del campo de gravedad y el geoide . El geoide se eleva hasta 70 m por encima del elipsoide geodésico de referencia en un área aproximadamente circular con un diámetro de varios cientos de kilómetros. En el contexto de la hipótesis del penacho, esto se ha explicado por el efecto dinámico del penacho ascendente que sobresale por la superficie de la Tierra. [27] Además, la pluma y la corteza engrosada causan una anomalía de gravedad positiva de aproximadamente 60 mGal (= 0,0006 m / s²) (aire libre).
Geodinámica
Desde mediados de la década de 1990 se han realizado varios intentos para explicar las observaciones con modelos geodinámicos numéricos de convección del manto . El propósito de estos cálculos fue, entre otras cosas, resolver la paradoja de que un penacho ancho con una anomalía de temperatura relativamente baja concuerda mejor con el espesor de la corteza, la topografía y la gravedad observados que un penacho delgado y caliente, que ha sido invocado explicar las observaciones sismológicas y geoquímicas. [28] [29] Los modelos más recientes prefieren una pluma que es 180-200 ° C más caliente que el manto circundante y tiene un tallo con un radio de ca. 100 km. Sin embargo, estas temperaturas aún no han sido confirmadas por la petrología.
Ver también
- Geología de Islandia
- Inundación de explosión del lago glacial
- Lista de volcanes en Islandia
- Vulcanología de Islandia
Referencias
Notas
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enlaces externos
- mantleplumes.org
- Página de Richard Allen en Islandia, UC Berkeley
- Geología y geodinámica de Islandia, por Reidar G. Trønnes, Instituto de Ciencias de la Tierra, Reykjavík (PDF)
- El artículo de revisión sobre el penacho de Islandia del que se derivó este artículo, de T. Ruedas, G. Marquart y H. Schmeling
- Una película sobre la creación de Islandia , un resumen educativo animado sobre el penacho de Islandia
Coordenadas :64 ° 24′00 ″ N 17 ° 18′00 ″ O / 64.4000 ° N 17.3000 ° W / 64,4000; -17.3000