Las placas tectónicas y el punto caliente de Hawai

Reeditado de Eruptions of Hawaiian Volcanoes – Past, Present, and Future por Robert Tilling, Christina Heliker y Donald Swanson U.S. Geological Survey General Information Product 117.

Mapa de la cuenca del Pacífico: Mapa de la cuenca del Pacífico que muestra la ubicación de la cadena de montes submarinos Hawaiian Ridge-Emperor y la fosa Aleutiana. Mapa base de «Este planeta dinámico».

Origen de las islas hawaianas

Las islas hawaianas son las cimas de gigantescas montañas volcánicas formadas por innumerables erupciones de lava fluida a lo largo de varios millones de años; algunas se elevan más de 9.000 metros sobre el fondo marino. Estos picos volcánicos que se elevan sobre la superficie del océano representan sólo la pequeña parte visible de una inmensa cresta submarina, la cadena de montes submarinos Hawaiian Ridge-Emperor, compuesta por más de 80 grandes volcanes.

Esta cadena se extiende por el fondo del Océano Pacífico desde las Islas Hawaii hasta la Fosa de las Aleutianas. Sólo la longitud del segmento de la cordillera hawaiana, entre la isla de Hawai y la isla de Midway, al noroeste, es de unas 1.600 millas, aproximadamente la distancia entre Washington, D.C., y Denver, Colorado. La cantidad de lava que entró en erupción para formar esta enorme cresta, unas 186.000 millas cúbicas, es más que suficiente para cubrir el Estado de California con una capa de 1 milla de espesor.

Tipos de límites de placas: Diagramas de bloques de límites de placas divergentes, convergentes y de transformación.

La tectónica de placas y el punto caliente de Hawái

A principios de la década de 1960, los conceptos relacionados de «propagación del fondo marino» y «tectónica de placas» surgieron como nuevas y poderosas hipótesis que los geólogos utilizaron para interpretar las características y los movimientos de la capa superficial de la Tierra. Según la teoría de la tectónica de placas, la capa exterior rígida de la Tierra, o «litosfera», está formada por una docena de placas, cada una de ellas con un grosor medio de 50 a 100 millas. Estas placas se mueven entre sí a una velocidad media de unos pocos centímetros al año, más o menos lo que crecen las uñas de los humanos. Los científicos reconocen tres tipos comunes de límites entre estas placas en movimiento (ver diagramas):

(1) Límites divergentes

Las placas adyacentes se separan, como en la Dorsal del Atlántico Medio, que separa las placas de América del Norte y del Sur de las de Eurasia y África. Esta separación provoca la «propagación del fondo marino», ya que el nuevo material de la capa menos rígida subyacente, o «astenosfera», rellena las grietas y se suma a estas placas oceánicas. Ver: Enseñanza sobre límites de placas divergentes.

(2) Límites convergentes

Dos placas se mueven la una hacia la otra y una es arrastrada (o «subducida») por debajo de la otra. Los límites de placas convergentes también se denominan «zonas de subducción» y están tipificados por la Fosa de las Aleutianas, donde la Placa del Pacífico está siendo subductada bajo la Placa de América del Norte. El Monte Santa Helena (suroeste de Washington) y el Monte Fuji (Japón) son excelentes ejemplos de volcanes de zonas de subducción formados a lo largo de los límites de placas convergentes. Ver: Enseñanza de los límites de placas convergentes.

(3) Límites de transformación

Una placa se desliza horizontalmente junto a otra. El ejemplo más conocido es la zona de la falla de San Andrés de California, propensa a los terremotos, que marca el límite entre las placas del Pacífico y de América del Norte. Ver: Enseñanza sobre los límites de las placas transformadas.

Placas tectónicas y volcanes activos del mundo: La mayoría de los volcanes activos se encuentran a lo largo o cerca de los límites de las placas tectónicas cambiantes de la Tierra. Los volcanes hawaianos, sin embargo, se encuentran en el centro de la placa del Pacífico y se forman por el vulcanismo sobre el «punto caliente» hawaiano (ver texto). Aquí sólo se muestran algunos de los más de 500 volcanes activos de la Tierra (triángulos rojos). Imagen del USGS. Haga clic para ampliar.

Terremotos y volcanes en los límites de las placas

Casi todos los terremotos y volcanes activos del mundo se producen a lo largo o cerca de los límites de las placas móviles de la Tierra. ¿Por qué entonces los volcanes hawaianos están situados en medio de la placa del Pacífico, a más de 3.000 kilómetros del límite más cercano con cualquier otra placa tectónica? Los defensores de la tectónica de placas no tenían al principio ninguna explicación para la aparición de volcanes en el interior de las placas (vulcanismo «intraplaca»).

La hipótesis del «punto caliente»

Luego, en 1963, J. Tuzo Wilson, un geofísico canadiense, proporcionó una ingeniosa explicación dentro del marco de la tectónica de placas al proponer la hipótesis del «punto caliente». La hipótesis de Wilson ha llegado a ser ampliamente aceptada, porque concuerda bien con gran parte de los datos científicos sobre las cadenas de islas volcánicas lineales en el Océano Pacífico en general, y las islas hawaianas en particular.

¿Qué profundidad tienen los puntos calientes?

Según Wilson, la forma lineal distintiva de la cadena Hawai-Emperador refleja el movimiento progresivo de la placa del Pacífico sobre un punto caliente «profundo» y «fijo». En los últimos años, los científicos han debatido acerca de la profundidad real de los puntos calientes hawaianos y de otros puntos calientes de la Tierra. ¿Se extienden sólo unos cientos de kilómetros por debajo de la litosfera? ¿O se extienden miles de kilómetros, quizás hasta el límite entre el núcleo y el manto de la Tierra?

¿Se mueven los puntos calientes?

Además, aunque los científicos coinciden en general en que los puntos calientes están fijos en su posición con respecto a las placas que se mueven más rápidamente, algunos estudios recientes han demostrado que los puntos calientes pueden migrar lentamente a lo largo del tiempo geológico. En cualquier caso, el punto caliente hawaiano funde en parte la región situada justo debajo de la placa del Pacífico, produciendo pequeñas manchas aisladas de roca fundida (magma). Al ser menos densos que la roca sólida que los rodea, los bloques de magma se juntan y ascienden de forma flotante a través de zonas estructuralmente débiles y, finalmente, entran en erupción en forma de lava en el fondo del océano para formar volcanes.

La cadena hawaiana-emperadora

En un lapso de unos 70 millones de años, los procesos combinados de formación de magma, erupción y movimiento continuo de la placa del Pacífico sobre el punto caliente estacionario han dejado el rastro de volcanes a través del fondo oceánico que ahora llamamos cadena hawaiana-emperadora. Una curva pronunciada en la cadena a unas 2.200 millas al noroeste de la isla de Hawai se interpretó anteriormente como un cambio importante en la dirección del movimiento de la placa hace unos 43-45 millones de años (Ma), como sugieren las edades de los volcanes que rodean la curva.

Sin embargo, estudios recientes sugieren que el segmento norte (Cadena Emperador) se formó a medida que el punto caliente se desplazaba hacia el sur hasta hace unos 45 Ma, cuando se fijó. A partir de entonces, prevaleció el movimiento de las placas hacia el noroeste, lo que dio lugar a la formación de la Dorsal Hawaiana «aguas abajo» del punto caliente.

Punto caliente hawaiano: Una vista en corte a lo largo de la cadena de islas de Hawai mostrando la pluma del manto inferida que ha alimentado el punto caliente hawaiano en la placa del Pacífico que lo sobrepasa. Las edades geológicas del volcán más antiguo de cada isla (Ma = hace millones de años) son progresivamente más antiguas hacia el noroeste, lo que concuerda con el modelo de punto caliente para el origen de la cadena de montes submarinos de la Dorsal de Hawai. Modificado de la imagen de Joel E. Robinson, USGS, en el mapa «This Dynamic Planet» de Simkin y otros, 2006.

Monte submarino Loihi: Un volcán submarino activo frente a la costa sur de la Gran Isla de Hawai. Imagen de Creative Commons por Kmusser. Haga clic para ampliarla.

La edad de las islas

La isla de Hawai es la más meridional y joven de la cadena. La parte más sudoriental de la isla de Hawai’i se encuentra actualmente sobre el punto caliente y sigue aprovechando la fuente de magma para alimentar sus volcanes activos. El monte submarino Lö’ihi, el volcán submarino activo frente a la costa sur de la isla de Hawai, puede marcar el inicio de la zona de formación de magma en el borde sureste del punto caliente. Con la posible excepción de Maui, las demás islas hawaianas se han desplazado hacia el noroeste, más allá del punto caliente, y han quedado sucesivamente aisladas de la fuente de magma que las sustenta y ya no son volcánicamente activas.

El progresivo desplazamiento hacia el noroeste de las islas desde su punto de origen sobre el punto caliente queda bien demostrado por las edades de las principales coladas de lava de las distintas islas hawaianas, desde el noroeste (la más antigua) hasta el sureste (la más joven), dadas en millones de años: Ni’ihau y Kaua’i, de 5,6 a 3,8; O’ahu, de 3,4 a 2,2; Moloka’i, de 1,8 a 1,3; Maui, de 1,3 a 0,8; y Hawai, menos de 0,7 y aún en crecimiento.

Incluso en el caso de la isla de Hawai, las edades relativas de sus cinco volcanes son compatibles con la teoría del punto caliente (véase el mapa de la página 3). El Kohala, en el extremo noroeste de la isla, es el más antiguo, ya que cesó su actividad eruptiva hace unos 120.000 años. El segundo más antiguo es Mauna Kea, que entró en erupción por última vez hace unos 4.000 años; le sigue Hualälai, que sólo ha tenido una erupción (1800-1801) en la historia escrita. Por último, tanto Mauna Loa como Kïlauea han tenido una actividad vigorosa y repetida en los últimos dos siglos. Debido a que está creciendo en el flanco sureste de Mauna Loa, se cree que Kïlauea es más joven que su enorme vecino.

El tamaño del punto caliente hawaiano no se conoce bien, pero presumiblemente es lo suficientemente grande como para abarcar y alimentar los volcanes actualmente activos de Mauna Loa, Kïlauea, Lö’ihi y, posiblemente, también Hualälai y Haleakalä. Algunos científicos han estimado que el punto caliente hawaiano tiene unos 320 kilómetros de diámetro, con pasillos verticales mucho más estrechos que alimentan de magma a los distintos volcanes.

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