Punto de acceso volcánico en el Océano Pacífico sur
El hotspot de Macdonald (también conocido como "Tubuai" o "Old Rurutu" [1] ) es un hotspot volcánico en el sur del Océano Pacífico . El punto de acceso fue responsable de la formación del monte submarino Macdonald y posiblemente de la cadena de las Islas Austral - Cook . [2] Probablemente no generó todo el vulcanismo en las Islas Austral y Cook, ya que los datos de edad implican que se necesitaron varios puntos calientes adicionales para generar algunos volcanes.
Los puntos calientes se han explicado por plumas del manto que producen magma en la corteza, por la reactivación de antiguas estructuras litosféricas como fracturas o por la expansión de la corteza debido a la tensión tectónica. [3] Aparte del monte submarino Macdonald, los volcanes activos que se consideran puntos críticos en el Océano Pacífico incluyen Hawaii , el monte submarino Bounty en Pitcairn , Vailulu'u en Samoa y Mehetia / Teahitia en las Islas de la Sociedad . [4]
El vulcanismo en el Océano Pacífico sur se ha asociado con el "Superoleaje del Pacífico Sur", una región donde el fondo marino es anormalmente poco profundo. Es el sitio de una serie de cadenas volcánicas, a menudo de corta duración, incluidos los puntos críticos mencionados anteriormente, así como el punto crítico de Arago , las Islas Marquesas y Rarotonga . Debajo del Superswell, se ha identificado una región de surgencia en el manto , aunque la escasez de estaciones sísmicas en las regiones dificulta la obtención de imágenes fiables. [5] En el caso de Macdonald, parece como si una anomalía de baja velocidad en el manto se eleva desde otra anomalía a 1.200 kilómetros (750 millas) de profundidad hasta la superficie. [6] Esto se ha explicado por la presencia de una "superpluma", una pluma de manto muy grande que también formó mesetas oceánicas durante el Cretácico , [7] con el vulcanismo actual en los volcanes Society y Macdonald originado a partir de plumas secundarias que se elevan. desde el superpluma hasta la corteza. [8] La asociación puede explicar la autopista Hotspot del Océano Pacífico Sur descrita por primera vez en 2010. [9]
geología local
Las Islas Australes y las Islas Cook pueden haber sido formadas por el punto de acceso de Macdonald, [10] ya que la Placa del Pacífico fue arrastrada por encima del punto de acceso a un ritmo de 10 a 11 centímetros por año (3,9 a 4,3 pulgadas/año). Un oleaje de 500 a 300 metros (1640 a 980 pies) de altura sustenta las Islas Australes hasta el monte submarino Macdonald, [11] que es el volcán actualmente activo en el punto de acceso de Macdonald. [12] Se ajustan al patrón de vulcanismo lineal, ya que están progresivamente menos degradados hacia el sureste (con la excepción de Marotiri, que al no estar protegida por arrecifes de coral, a diferencia de otras islas más ecuatoriales, ha sido fuertemente erosionada) y el volcán activo Macdonald se encuentra en su extremo sureste. [13] Sin embargo, parece que también hay guyots algo más antiguos en el área, algunos de los cuales muestran evidencia de que se formaron volcanes secundarios en ellos. Es posible que los Guyots sean mucho más antiguos y que las anomalías litosféricas se reactivaran periódicamente y desencadenaran un renovado vulcanismo en los Guyots más antiguos. [14]
Además, la datación de los diversos volcanes de la cadena Cook-Austral indica que no existe una progresión de edad simple desde el monte submarino Macdonald y que la cadena parece consistir en dos alineamientos separados. Si bien las edades más jóvenes de Atiu y Aitutaki pueden explicarse por el efecto a largo plazo del crecimiento de Rarotonga , la propia Rarotonga es entre 18 y 19 millones de años más joven de lo que se esperaría si fuera formada por Macdonald. [15] [16] Edades más jóvenes en algunos volcanes como Rurutu se han explicado por la presencia de un sistema adicional, el hotspot de Arago , [17] y algunas rocas de Tubuai y Raivavae [16] , así como muestras más profundas tomadas en Otros volcanes parecen ser demasiado antiguos para ser explicados por el punto caliente de Macdonald. Estas edades pueden indicar que algunos volcanes se formaron originalmente en el punto de acceso de la Fundación . [18] Otros problemas con el uso de un punto crítico para explicar este vulcanismo es la composición altamente variable del vulcanismo entre varios edificios, [19] y que varias Islas Cook no están ubicadas en el camino reconstruido del punto crítico de Macdonald. [20] Algunas de estas discrepancias pueden deberse a la presencia de múltiples puntos críticos o a la reactivación de vulcanismo muerto por el paso cercano de otro punto crítico. [21]
La alta proporción de helio-3 a helio-4 se ha utilizado para inferir un origen de magmas de volcanes de puntos calientes en el manto profundo. [22] Las muestras de helio tomadas de Macdonald respaldan la afirmación [23] y se han utilizado para descartar la noción de que tales magmas puedan derivarse de la corteza , aunque es posible un origen en sectores primitivos de la litosfera enriquecidos con helio . [24] La tomografía sísmica ha mostrado una columna de manto debajo del punto de acceso de Macdonald. [25]
Edificios candidatos
En general, la lista de volcanes candidatos producidos por el hotspot de Macdonald es:
El monte submarino Rá se encuentra en el camino de Macdonald, pero es demasiado antiguo para haberse formado en este punto de acceso. [21]
Marotiri , Rapa , Raivavae , Tubuai y los volcanes más antiguos de Rurutu [26] y del monte submarino Arago, [27] y la correlación está respaldada en parte por datos isotópicos, aunque parece haber ocurrido un cambio en la composición isotópica entre Raivavae y Rapa. , [28] posiblemente como consecuencia de que el punto crítico cruzara la Zona de Fractura Austral. [29] Edades más antiguas en Marotiri pueden indicar un evento volcánico separado, generado por la misma fuente que el monte submarino Rá. [30]
Monte submarino ZEP2-7 cerca de Rurutu. [27]
El Neilson Bank está en el camino de Macdonald, pero la única edad es mucho mayor de lo previsto y de precisión cuestionable. [30]
El monte submarino ZEP2-19 puede tener 8,8 millones de años. [30]
Rarotonga durante el Oligoceno pero también con vulcanismo más reciente. [32]
El atolón Rose y el monte submarino Malulu en Samoa , si tienen unos 40 millones de años. [9] Los montes submarinos Moki, Dino y Malulu son productos más plausibles del hotspot de Macdonald, ya que Rose Atoll se ha vinculado al hotspot de Arago , [33] y Moki tiene una composición apropiada. [34] Malulu y Papatua pueden haber sido formados por el punto de acceso de Macdonald o el punto de acceso de Arago. [35]
Islas Gilbert , [38] aunque tal ruta requeriría una curva en el camino del punto de acceso. Existe una curva en la cadena de montes submarinos Hawaii-Emperor [39] , pero no hay evidencia clara de una curva en la trayectoria del hotspot de Macdonald. [40] Se prevé que ocurra cerca de donde se encuentra hoy el punto crítico de Samoa . [41]
La cadena Ralik septentrional [45] también puede haber sido formada por el punto caliente de Macdonald, aunque las incertidumbres sobre los movimientos de las placas anteriores a hace unos 90 millones de años hacen que tal reconstrucción sea incierta. [46]
^ Konter, Jasper G.; Finlayson, Valerie A.; Engel, Jacqueline; Jackson, Mateo G.; Koppers, Anthony AP; Sharma, Shiv K. (22 de abril de 2019). "Caracterización a bordo de muestras de dragado de Tuvalu, Samoa y Lau mediante espectroscopia de descomposición inducida por láser (LIBS)". Espectroscopia Aplicada . 73 (6): 625. Código bibliográfico : 2019ApSpe..73..623K. doi : 10.1177/0003702819830793 . ISSN 0003-7028. PMID 30700109. S2CID 73411474.
^ WJ Morgan (1971). "Plumas de convección en el manto inferior". Naturaleza . 230 (5288): 42–43. Código Bib :1971Natur.230...42M. doi :10.1038/230042a0. S2CID 4145715.
^ Binard y col. 2004, pág. 158.
^ Binard y col. 2004, pág. 157.
^ Tanaka y otros. 2009, pág. 268.
^ Tanaka y otros. 2009, pág. 276.
^ Suetsugu y Hanyu 2013, pag. 260.
^ Suetsugu y Hanyu 2013, pag. 267.
^ ab Jackson, Matthew G.; Hart, Stanley R.; Konter, Jasper G.; Koppers, Anthony AP; Staudigel, Hubert; Kurz, Mark D.; Blusztajn, Jerzy; Sinton, John M. (2010). "Pista de puntos calientes de Samoa en una" autopista de puntos calientes ": implicaciones para las plumas del manto y una fuente profunda del manto de Samoa". Geoquímica, Geofísica, Geosistemas . 11 (12). Código Bib : 2010GGG....1112009J. doi :10.1029/2010GC003232. ISSN 1525-2027. S2CID 131425199.
^ Talandier y Okal 1984, pág. 813.
^ Bideau y Hekinian 2004, pág. 309.
^ Bideau y Hekinian 2004, pág. 312.
^ Johnson y Malahoff 1971, pág. 3284.
^ Johnson y Malahoff 1971, pág. 3289.
^ Thompson, gerente general; Malpas, J.; Smith, Ian EM (2010). "Geología volcánica de Rarotonga, Océano Pacífico sur". Revista de Geología y Geofísica de Nueva Zelanda . 41 (1): 95. doi : 10.1080/00288306.1998.9514793 .
^ ab DALRYMPLE, G. BRENT; JARRARD, RD; CLAGUE, DA (1 de octubre de 1975). "Edades K-Ar de algunas rocas volcánicas de las Islas Cook y Australes". Boletín GSA . 86 (10): 1466. Código bibliográfico : 1975GSAB...86.1463D. doi :10.1130/0016-7606(1975)86<1463:KAOSVR>2.0.CO;2. ISSN 0016-7606.
^ Bonneville y col. 2002, pág. 1024.
^ McNutt y col. 1997, pág. 480.
^ McNutt y col. 1997, pág. 482.
^ ab Fleitout, L.; Moriceau, C. (1 de julio de 1992). "Geoide de longitud de onda corta, batimetría y patrón convectivo debajo del Océano Pacífico". Revista Geofísica Internacional . 110 (1): 13. Código Bib :1992GeoJI.110....6F. doi : 10.1111/j.1365-246X.1992.tb00709.x . ISSN 0956-540X.
^ abc Morgan y Morgan 2007, pág. 59.
^ Moreira y Allègre 2004, pag. 984.
^ Moreira y Allègre 2004, pag. 986.
^ Moreira y Allègre 2004, pag. 987.
^ Wei y otros. 2022, pág. 8.
^ Chauvel y col. 1997, pág. 127.
^ ab Wei y col. 2022, pág. 9.
^ Chauvel y col. 1997, pág. 133.
^ Woodhead, Jon D. (1996). "HIMU extremo en un entorno oceánico: la geoquímica de la isla Mangaia (Polinesia) y evolución temporal del hotspot Cook-Austral". Revista de Vulcanología e Investigación Geotérmica . 72 (1–2): 16. Bibcode : 1996JVGR...72....1W. doi :10.1016/0377-0273(96)00002-9.
^ abc Morgan y Morgan 2007, pág. 60.
^ Bonneville y col. 2002, pág. 1025.
^ Sipkin, Stuart A.; Jordan, Thomas H. (10 de abril de 1975). "Heterogeneidad lateral del manto superior determinada a partir de los tiempos de viaje de". Revista de investigaciones geofísicas . 80 (11): 1479. Código bibliográfico : 1975JGR....80.1474S. doi :10.1029/JB080i011p01474.
^ Buff y col. 2021, pág. 543.
^ Precio y otros. 2022, pág. 2.
^ Precio y otros. 2022, pág. 16.
^ Konter, JG; Koppers, AA; Staudigel, H.; Hanan, BB; Blichert-Toft, J. (1 de diciembre de 2004). "Vulcanismo intermitente en el Pacífico sur: seguimiento de fuentes geoquímicas persistentes". Resúmenes de las reuniones de otoño de AGU . 51 : V51B-0538. Código bibliográfico : 2004AGUFM.V51B0538K.
^ Finlayson y col. 2018, pág. 171.
^ Jarrard y Clague 1977, pág. 67.
^ Jarrard y Clague 1977, pág. 68.
^ Buff y col. 2021, pág. 541.
^ Finlayson y col. 2018, pág. 175.
^ Bergersen 1995, pág. 609.
^ Lincoln, Pringle y Silva 1993, pág. 303.
^ Bergersen 1995, pág. 610.
^ Bergersen 1995, pág. 612.
^ Bergersen 1995, pág. 611.
^ Staudigel, Hubert; Park, K.-H.; Pringle, M.; Rubenstone, JL; Smith, WHF; Zindler, A. (1991). "La longevidad de la anomalía térmica e isotópica del Pacífico Sur". Cartas sobre ciencias planetarias y de la Tierra . 102 (1): 34. Código bibliográfico : 1991E y PSL.102...24S. doi : 10.1016/0012-821x(91)90015-a .
^ abcd Lincoln, Pringle y Silva 1993, pág. 300.
Fuentes
Bergersen, DD (1995). "Rutas de puntos de acceso del Cretácico a través de las Islas Marshall" (PDF) . Actas del programa de perforación oceánica, 144 resultados científicos . vol. 144. doi :10.2973/odp.proc.sr.144.018.1995.
Bideau, D.; Hekinian, R. (2004). "Desechos de roca gabroica intraplaca expulsados de la cámara de magma del monte submarino Macdonald (punto de acceso australiano): comparación con otras provincias". Puntos de acceso oceánicos . Springer, Berlín, Heidelberg. págs. 309–348. doi :10.1007/978-3-642-18782-7_11. ISBN 978-3-642-62290-8.
Binard, N.; Hekinian, R.; Stoffers, P.; Cheminée, JL (2004). "Vulcanismo intraplaca del Pacífico Sur: estructura, morfología y estilo de erupción". Puntos de acceso oceánicos . Springer, Berlín, Heidelberg. págs. 157-207. doi :10.1007/978-3-642-18782-7_6. ISBN 978-3-642-62290-8.
Bonneville, Alain; Suave, Raymond Le; Audin, Laurence; Cloudard, Valérie; Dosso, Laure; Gillot, Pierre-Yves; Janney, Felipe; Jordahl, Kelsey; Maamaatuaiahutapu, Keitapu (1 de noviembre de 2002). "Monte submarino Arago: el punto de acceso perdido encontrado en las Islas Australes". Geología . 30 (11): 1023–1026. Código Bib : 2002Geo....30.1023B. doi :10.1130/0091-7613(2002)030<1023:ASTMHF>2.0.CO;2. ISSN 0091-7613.
Buff, L.; Jackson, MG; Konrad, K.; Konter, JG; Bizimis, M.; Precio, A.; Rose-Koga, EF; Blusztajn, J.; Koppers, AAP; Herrera, Santiago (12 de enero de 2021). ""Eslabones perdidos "para los puntos críticos de larga duración de Macdonald y Arago, Océano Pacífico Sur". Geología . 49 (5): 541–544. Código Bib : 2021Geo....49..541B. doi :10.1130/G48276.1. ISSN 0091-7613. S2CID 229408118.
Chauvel, C .; McDonough, W.; Guille, G.; Maury, R.; Duncan, R. (1997). "Contraste del vulcanismo antiguo y joven en la isla Rurutu, cadena Austral". Geología Química . 139 (1–4): 125–143. Código Bib :1997ChGeo.139..125C. doi :10.1016/s0009-2541(97)00029-6.
Finlayson, Virginia; Konter, JG; Konrad, K.; Koppers, AAP; Jackson, MG; Rooney, TO (15 de octubre de 2018). "Los isótopos Sr – Pb – Nd – Hf y las edades 40Ar / 39Ar revelan una curva estilo Hawaii-Emperador en el punto de acceso de Rurutu". Cartas sobre ciencias planetarias y de la Tierra . 500 : 168-179. Código Bib : 2018E&PSL.500..168F. doi : 10.1016/j.epsl.2018.08.020 . ISSN 0012-821X. S2CID 135064417.
Jarrard, Richard D.; Clague, David A. (1977). "Implicaciones de las edades de las islas del Pacífico y de los montes submarinos para el origen de las cadenas volcánicas". Reseñas de Geofísica . 15 (1): 57. Código bibliográfico : 1977RvGSP..15...57J. doi :10.1029/RG015i001p00057.
Johnson, Rockne H.; Malahoff, Alexander (10 de mayo de 1971). "Relación del Volcán Macdonald con la migración del vulcanismo a lo largo de la Cadena Austral". Revista de investigaciones geofísicas . 76 (14): 3282–3290. Código bibliográfico : 1971JGR....76.3282J. doi :10.1029/JB076i014p03282. ISSN 2156-2202.
Lincoln, Jonathan M.; Pringle, Malcolm S.; Silva, Isabella Premoli (1993). "Vulcanismo del Cretácico temprano y tardío y formación de arrecifes en las Islas Marshall". El Pacífico mesozoico: geología, tectónica y vulcanismo: un volumen en memoria de Sy Schlanger . Serie de monografías geofísicas. vol. 77. Unión Geofísica Americana. págs. 279–305. Código Bib : 1993GMS....77..279L. doi :10.1029/gm077p0279. ISBN 978-0-87590-036-0.
McNutt, MK ; Caricia, DW; Reynolds, J.; Jordahl, KA; Duncan, RA (2 de octubre de 1997). "Fracaso de la teoría de la pluma para explicar el vulcanismo de la placa media en las islas Australes del sur". Naturaleza . 389 (6650): 479–482. Código Bib :1997Natur.389..479M. doi :10.1038/39013. ISSN 0028-0836. S2CID 205026871.
Moreira, Manuel; Allègre, Claude (1 de agosto de 2004). "Isótopos de helio en el monte submarino Macdonald (cadena Austral): limitaciones sobre el origen del superoleaje". Comptes Rendus Geociencias . 336 (11): 983–990. Código Bib : 2004CRGeo.336..983M. doi :10.1016/j.crte.2004.04.006.
Morgan, W. Jason; Morgan, Jason Phipps (2007). "Velocidades de la placa en el marco de referencia del punto crítico: suplemento electrónico". geosociety.org . doi : 10.1130/2007090 .
Precio, Allison A; Jackson, Mateo G; Blichert-Toft, Janne; Konrad, Kevin; Bizimis, Michael; Koppers, Anthony AP; Konter, Jasper G; Finlayson, Valerie A; Sinton, John M (1 de marzo de 2022). "Contribuciones volcánicas distintivas a las rutas superpuestas de los puntos calientes de Samoa y Cook-Austral". Revista de Petrología . 63 (5): egac032. doi : 10.1093/petrología/egac032.
Suetsugu, Daisuke; Hanyu, Takeshi (2013). "Origen de los puntos críticos en el Pacífico Sur: avances recientes en modelos sismológicos y geoquímicos". Revista Geoquímica . 47 (2): 259–284. Código Bib : 2013GeocJ..47..259S. doi : 10.2343/geochemj.2.0229 .
Talandier, Jacques; Okal, Emile A. (1 de septiembre de 1984). "Nuevos estudios del monte submarino MacDonald, Pacífico centro-sur, tras la actividad vulcanosísmica, 1977-1983". Cartas de investigación geofísica . 11 (9): 813–816. Código bibliográfico : 1984GeoRL..11..813T. doi :10.1029/GL011i009p00813. ISSN 1944-8007.
Tanaka, S.; Obayashi, M.; Suetsugu, D.; Shiobara, H.; Sugioka, H.; Yoshimitsu, J.; Kanazawa, T.; Fukao, Y.; Barruol, G. (2009). "Tomografía de onda P del manto debajo del Superswell del Pacífico Sur revelada por experimentos sísmicos de banda ancha conjuntos del fondo del océano y las islas" (PDF) . Física de la Tierra e Interiores Planetarios . 172 (3–4): 268–277. Código Bib : 2009PEPI..172..268T. doi :10.1016/j.pepi.2008.10.016.
Wei, Xun; Shi, Xue-Fa; Xu, Yi-Gang; Castillo, Paterno R.; Zhang, Yan; Zhang, Le; Zhang, Hui (5 de enero de 2022). "Los montes submarinos Wake del Cretácico medio en el Pacífico noroeste se originan a partir de penachos de manto secundario con composición de punto caliente de Arago". Geología Química . 587 : 120632. Código bibliográfico : 2022ChGeo.58720632W. doi : 10.1016/j.chemgeo.2021.120632. ISSN 0009-2541. S2CID 244121112.