1.5. Ενδοπλακική ηφαιστειότητα

ΘΕΡΜΕΣ ΚΗΛΙΔΕΣ ΚΑΙ ΜΑΝΔΥΑΚΑ ΔΙΑΠΕΙΡΑ
ΙΧΝΗ ΤΩΝ ΘΕΡΜΩΝ ΚΗΛΙΔΩΝ

ΘΕΡΜΕΣ ΚΗΛΙΔΕΣ ΚΑΙ ΜΑΝΔΥΑΚΑ ΔΙΑΠΕΙΡΑ
 

Οι κυριότερες θερμές κηλίδες.
 

Αν και τα περισσότερα ηφαιστειακά πετρώματα δημιουργούνται στα περιθώρια των πλακών, υπάρχουν κάποια εξαιρετικά ενεργά ηφαιστειακά κέντρα στο εσωτερικό των πλακών. Αυτές οι ενδοπλακικές (intraplate) περιοχές  με την εκτεταμένη ηφαιστειακή δράση ονομάζονται θερμές κηλίδες (hot spots). Εικοσιτέσσερεις επιλεγμένες θερμές κηλίδες απεικονίζονται στο διπλανό χάρτη.

Οι περισσότερες θερμές κηλίδες θεωρούνται ότι βρίσκονται πάνω από μεγάλα διάπειρα από ασυνήθιστα θερμό μανδυακό υλικό. Αυτά τα μανδυακά διάπειρα (mantle plumes) δημιουργούνται πιθανόν στον κατώτερο μανδύα και ανέρχονται αργά με ρεύματα μεταφοράς. Πειραματικά δεδομένα δείχνουν ότι αυτά ανέρχονται ως πλαστικό υλικό που έχει βολβοειδή κεφαλή η οποία τροφοδοτείται από μία μακριά λεπτή ουρά. Όταν η κεφαλή φτάνει στη βάση της λιθόσφαιρας, απλώνεται και παίρνει ένα μανιταροειδές σχήμα. Οι κεφαλές αυτών των διαπείρων μπορεί να έχουν διαμέτρους ~500 to ~1000 km.

Καθώς κατά την άνοδο του μανδυακού υλικού η πίεση μειώνεται αυτό υφίσταται μερική τήξη με αποτέλεσμα τη δημιουργία τεράστιων όγκων βασαλτικού μάγματος. Πιστεύεται ότι τα τεράστια βασαλτικά καλύμματα (flood basalts) σε κάποιες περιοχές της Γης βρίσκονται πάνω από τέτοιες θερμές κηλίδες. Αν και οι περισσότεροι γεωεπιστήμονες αποδέχονται τη θεωρία των θερμών κηλίδων, ο ακριβής αριθμός τους παγκοσμίως είναι ακόμη αμφιλεγόμενος.

 
Πολλοί επιστήμονες πιστεύουν ότι τα μανδυακά διάπειρα ξεκινούν κοντά στο όριο πυρήνα-μανδύα όπως φαίνεται σε αυτό το υπολογιστικό μοντέλο. Παρατηρείστε τις βολβοειδείς κεφαλές, τις στενές ουρές και, την επίπεδη μορφή που παίρνουν οι κεφαλές καθώς φτάνουν στο άκρο της σφαίρας που παριστάνει τη βάση της λιθόσφαιρας. Μία λάμπα λάβας είναι ένα μοντέλο ανάλογο με ένα μανδυακό διάπειρο. Photo: Wikipedia.
Video: Λάμπα λάβας

ΙΧΝΗ ΤΩΝ ΘΕΡΜΩΝ ΚΗΛΙΔΩΝ
 
Η Ειρηνική πλάκα περιλαμβάνει αρκετές γραμμικές ζώνες από εσβεσμένα υποθαλάσσια ηφαίστεια, τα οποία ονομάζονται υποθαλάσσια όρη (seamounts) με χαρακτηριστικό παράδειγμα την αλυσίδα υποθαλάσσιων ορέων Foundation στο νότιο Ειρηνικό ωκεανό.
 

Βυθομετρική εικόνα της αλυσίδας υποθαλάσσιων ορέων Foundation βρίσκεται στο νότιο Ειρηνικό ωκεανό κοντά στα νησιά του Πάσχα. Τα ψυχρότερα κυανά χρώματα δείχνουν μεγαλύτερα βάθη από τα θερμότερα κίτρινα έως πορτοκαλί. Photo: ΝΟΑΑ
 
Ο σχηματισμός κάποιων από αυτές τις ενδοπλακικές υποθαλάσσιες ηφαιστειακές αλυσίδες αποδίδεται στην ηφαιστειακή δράση πάνω από αντίστοιχες θερμές κηλίδες, οι οποίες αφήνουν το ίχνος τους με τη μορφή μίας σειράς ηφαιστείων με προοδευτικά αυξανόμενη ηλικία. Τα μανδυακά διάπειρα, και κατ΄ επέκταση οι θερμές κηλίδες, θεωρούνται ότι δεν επηρεάζονται από την κίνηση της πλάκας. Καθώς λοιπόν η πλάκα κινείται πάνω από μία στάσιμη θερμή κηλίδα, η ηφαιστειακή δράση δημιουργεί υποθαλάσσια ηφαίστεια ή ηφαιστειακά νησιά, τα οποία είναι ενεργά πάνω ακριβώς από τη θερμή κηλίδα, αλλά γίνονται ανενεργά και σταδιακά παλαιότερα καθώς απομακρύνονται από τη θερμή κηλίδα κατά τη διεύθυνση κίνησης της πλάκας. Κλασικό παράδειγμα αυτού του μηχανισμού είναι η περίπτωση των υποθαλάσσιων ορέων της Χαβάης και του Emperor στον Ειρηνικό ωκεανό.
 

Η εικόνα αριστερά δείχνει τις υποθαλάσσιες ηφαιστειακές αλυσίδες της Χαβάης και Emperor. Η αλυσίδα της Χαβάης ξεκινάει από τα νησιά της Χαβάης στα νοτιοανατολικά και εκτείνεται για ~5000 km προς βορειοδυτικά όπου κάμπτεται. Από το σημείο αυτό συνεχίζεται προς βόρειο-βορειοδυτικά η αλυσίδα Emperor μέχρι την Αλεούτια τάφρο όπου και τερματίζεται. Photo: ΝΟΑΑ
 

Τα νησιά της Χαβάης.

Το σχήμα, χρησιμοποιώντας το παράδειγμα των νησιών της Χαβάης, δείχνει πως σχηματίζονται αυτές οι αλυσίδες ηφαιστείων πάνω από μία στάσιμη θερμή κηλίδα, τα οποία αποκτούν προοδευτικά μεγαλύτερη ηλικία προς βορειοδυτικά.
 
Το μεγάλο νησί της Χαβάης βρίσκεται πάνω από μία θερμή κηλίδα. Είναι το μόνο νησί από τα νησιά της Χαβάης το οποίο είναι ηφαιστειακά ενεργό. Τα υπόλοιπα επτά νησιά γίνονται προοδευτικά παλαιότερα προς βορειοδυτικά. Η ηφαιστειακή δράση στο νησί Oahu σταμάτησε πριν από περίπου 3 εκατομμύρια χρόνια (Ma) και στο νησί Kauai πριν από περίπου 5 Ma. Αυτή η ηφαιστειακή ακολουθία συνεχίζεται προς βορειοδυτικά με τη μορφή μιας σειράς υποθαλάσσιων ηφαιστείων (η αλυσίδα της Χαβάης) που γίνεται προοδευτικά παλαιότερα προς τα νησιά Midway, τα οποία αποτελούνται από λάβες ηλικίας 27 Ma. Βορειοδυτικά των νησιών Midway η ηφαιστειακή ζώνη στρέφεται προς βορειο-βορειοδυτικά σχηματίζοντας την αλυσίδα Emperor, η οποία τερματίζεται στην Αλεούτια τάφρο, όπου τα ηφαιστειακά κέντρα έχουν ηλικία περίπου 70 Ma. Συνάγεται, λοιπόν, ότι η θερμή κηλίδα που σήμερα παράγει βασαλτικές λάβες στο μεγάλο νησί της Χαβάης υπάρχει εδώ και 70 Ma τουλάχιστον, και ότι η αλυσίδες Χαβάης και Emperor αντιπροσωπεύουν το ίχνος αυτής της θερμής κηλίδας στην πλάκα του Ειρηνικού και δείχνουν την πορεία της πλάκας κατά τη διάρκεια αυτών των 70 Ma.