Hotspot vulkanisme
Daar waar vulkanisme ver van plaatranden voorkomt, is er meestal sprake van 'hotspot'-vulkanisme. Dit type vulkanisme is niet of nauwelijks gerelateerd aan plaattektoniek. Bekende voorbeelden van dit type vinden we op de Azoren, de Canarische Eilanden en de Hawaï Eilanden. Echter ook op IJsland, waar de Euraziatische Plaat en de Amerikaanse Plaat aan elkaar grenzen, komt hotspot-vulkanisme voor.
Hotspots ontstaan op plaatsen in de asthenosfeer van de aardmantel, door verschillen in hitte en samenstelling van het vloeibare materiaal. Er kan zo een stroming in de richting de lithosfeer (aardkorst) plaatsvinden. Het gaat hier om paddestoelvormige intrusies van heter en lichter materiaal in dichter en minder heet materiaal. Deze intrusies worden mantelpluimen of manteldiapieren genoemd.
Er bestaat de mogelijkheid dat magma in die mantelpluim zich naar boven door de korst van de bovenliggende aardplaat dringt en het aardoppervlak bereikt: daar ontstaat een hotspot-vulkaan. De mantelpluimen blijven relatief stationair. De aardplaat verplaatst zich als gevolg van tektoniek in de tijd, waardoor de mogelijkheid bestaat, dat er zich boven de oorspronkelijke hotspot een nieuwe vulkaan vormt. De Hawaï eilandengroep is daarvan een voorbeeld.
Hotspots ontstaan op plaatsen in de asthenosfeer van de aardmantel, door verschillen in hitte en samenstelling van het vloeibare materiaal. Er kan zo een stroming in de richting de lithosfeer (aardkorst) plaatsvinden. Het gaat hier om paddestoelvormige intrusies van heter en lichter materiaal in dichter en minder heet materiaal. Deze intrusies worden mantelpluimen of manteldiapieren genoemd.
Er bestaat de mogelijkheid dat magma in die mantelpluim zich naar boven door de korst van de bovenliggende aardplaat dringt en het aardoppervlak bereikt: daar ontstaat een hotspot-vulkaan. De mantelpluimen blijven relatief stationair. De aardplaat verplaatst zich als gevolg van tektoniek in de tijd, waardoor de mogelijkheid bestaat, dat er zich boven de oorspronkelijke hotspot een nieuwe vulkaan vormt. De Hawaï eilandengroep is daarvan een voorbeeld.
Het ontstaan van mantelpluimen. Tekening: A. Cuadra op basis van gegevens van Kaiqing Yuan en Barbara Romanowicz, in hun studie 'Seismic Evidence for Partial Melting at the root of Major Hotspot Plumes', gepubliceerd in Science, 2017. Ultralow-Velocity Zones (ULVZ) zijn plekken op de grens van de buitenkern en de mantel. Ze zijn tussen de 15 en 30 kilometer hoog en kenmerken zich door extreem lage seismische waarden. Ze zijn in deze tekening 10x uitvergroot ten opzichte van de dikte van de mantel. Op een diepte van 1000 kilometer onder het aardoppervlak worden de pluimen in horizontale richting afgebogen, waarna afgekoeld materiaal zich op een gegeven moment weer richting de aardkern beweegt (hier aangegeven in blauw).
De ULV-zones lijken te correleren met de randen van de grote Afrikaanse- en Pacifische 'superpluimen' (in het Engels: Low-Shear Velocity Provinces, LLSVP's genoemd), evenals met de locatie van hotspots.
De Hawaï ULVZ is wellicht de grootste ULVZ die tot nu toe in kaart is gebracht. Deze ligt op de grens van de kern en mantel, iets ten westen van de Hawaiiaanse hotspot. Het met seismische tomografie in kaart gebrachte gebied meet ongeveer een breede van 1000 km bij een hoogte van 20 km.
De Hawaï ULVZ is wellicht de grootste ULVZ die tot nu toe in kaart is gebracht. Deze ligt op de grens van de kern en mantel, iets ten westen van de Hawaiiaanse hotspot. Het met seismische tomografie in kaart gebrachte gebied meet ongeveer een breede van 1000 km bij een hoogte van 20 km.
Hawaï
Op 21 augustus 1959 werd de eilandengroep Hawaï, ongeveer drieduizend kilometer ten westen van Los Angeles, Californië, en bestaande uit zeven eilanden, de vijftigste staat van de Verenigde Staten van Amerika. Op de foto hieronde, van linksboven naar rechtonder, Niihau (verscholen onder de wolken), Kauai, Oahu, Molokai, Lanai, Kahoolawe, Maui en Hawaii (het ‘Big Island’). De Hawaiiaanse keten herbergt een aantal actieve vulkanen – Mauna Loa en Kilauea Crater op het Big Island – en een aantal slapende en uitgedoofde vulkanen, zoals Mauna Kea op het Big Island en Haleakala op Maui.
Foto: MODIS Rapid Response Team, NASA/GSFC, gemaakt op 13 december 2002. Bron: NASA Visible Earth.
Onder: Deze compositiefoto toont de zeven eilanden van de Hawaï-groep aan het eind van een langgerekte (en deels onderzeese) reeks van eilanden, waarvan Hawaï het meest oostelijke gelegen eiland is. Foto: NOAA/NESDIS/NCEI.
|
Een opvallende bocht van 60° in de Hawaï-Emperorketen in de noordwestelijke Stille Oceaan wordt verklaard, als zijnde het resultaat van een abrupte verandering van de plaatbeweging in de Stille Oceaan in het Eoceen (zo'n 47 miljoen jaar geleden). Uit paleomagnetisch onderzoek op een aantal in de keten liggende onderzeese bergen, atollen en eilanden blijkt, dat de Pacifische plaat zich tussen 80 en 47 miljoen jaar geleden tussen de 4 tot 9° in noordwaartse richting had verplaatst. Vanaf dat moment hield zij een een noordwestelijke koers tot waar zich nu het eiland Hawaï bevindt.
|
|
De witte stippen op deze kaart zijn de locaties van radiometrisch onderzochte onderzeese bergen, atollen en eilanden, gebaseerd op compilaties van Doubrovine et al en O’Connor et al. De gegevens van de mariene zwaartekrachtafwijking zijn afkomstig van van Sandwell en Smith. Bron: Pacific plate motion change caused the Hawaiian-Emperor Bend, Trond H. Torsvik, Pavel V. Doubrovine, Bernhard Steinberger, Carmen Gaina, Wim Spakman en Mathew Domeier, gepubliceerd op 5 juni 2017.
Tenerife, Canarische Eilanden
In het Krijt (circa 145 tot 66 miljoen jaar geleden) bewoog het magma boven de hotspot* zich door de aardkorst en vanaf het Mioceen (tussen 23 en 5,3 miljoen jaar geleden) werden de vulkanische eilanden boven water zichtbaar. Zo'n 20 miljoen jaar geleden kwam het eiland Lanzarote als eerste aan de oppervlakte, 2 miljoen jaar later gevolgd door Tenerife en La Palma. Tot op de dag van vandaag is er op de eilanden sprake van vulkanische activiteit, zoals de uitbarsting van de Cumbre Vieja op La Palma op 19 september 2021. Eerder, op 10 oktober 2011 was er een onderzeese eruptie bij El Hierro. Lees meer in Bewegend Spanje.
De El Teide torent hoog boven het omringende landschap van het Canarische eiland Tenerife uit. Deze hotspotvulkaan is met haar 3718 meter boven zeeniveau tevens de hoogste berg van Spanje. Gerekend vanaf de zeebodem is de Teide 7000 meter hoog en is in hoogte daarmee de derde vulkaan ter wereld, na de Mauna Kea en Mauna Loa vulkanen op Hawaï (RDV5190).
|
De Canarische Eilanden. Kaart: National Geographic Mapmaker Interactive.
Hiernaast: De Teide en caldera maken prominent deel uit van het landschap op Tenerife.
|
Het uitzicht vanuit de gondel van de Teleferico is adembenemend. Rechts in de verte zijn de witte gebouwen van het observatorium te zien (VRS8005).
*) De complexe structuur en geodynamische situatie hebben geleid tot verschillende hypothesen over de oorsprong en evolutie van de eilanden, waarover nog steeds discussie bestaat. Naast de klassieke mantelpluimhypothese is een mechanisme van kleinschalige mantelconvectie aan de rand van kratons (Edge Driven Convection, EDC) voorgesteld, vanwege de nabijheid van de archipel tot de Noordwestrand van het Noordwest-Afrikaanse Kraton. Er wordt ook een combinatie van opwelling van de mantelpluim en EDC verondersteld. Meer hierover in:
'On the origin of the Canary Islands: Insights from mantle convection modelling', Ana M. Negredo, Jeroen van Hunen, Juan Rodríguez-González, Javier Fullea, gepubliceerd op 4 april 2022.
De Montérégie Heuvels, Canada
De drie bulten op de onderstaande bewerkte satellietfoto toont drie van de elf heuvels, die samen de Montérégie Heuvels (Collines Montérégiennes of Monteregian Hills) vormen. De Monteregian Hills maken deel uit van het Great Meteor 'hotspot-spoor', gevormd gedurende de westwaartse verschuiving van de Noord-Amerikaanse plaat over de New England Hotspot. Westelijk van deze drie liggen nog vier van dergelijke heuvels (van oost naar west: Mont Saint-Bruno, Mont Royal, Oka Hills en de St. Andrews Formation). Het ontbreken van een duidelijk spoor ten westen van de St. Andrews Formation, kan te wijten zijn aan het feit dat de mantelpluim het Canadese Schild niet binnen kon dringen.
De typische vorm van de heuvels is tijdens het Krijt (145 tot 66 miljoen jaar geleden) ontstaan, doordat het opwellende magma het aardoppervlak niet bereikte, maar in de diepte stolde. Toen nadien het omliggende gesteente door gletsjers was weggeërodeerd, kwamen deze vulkanische restanten aan het aardoppervlak tevoorschijn. e heuvels gestold. De heuvels die nu zichtbaar zijn, zijn ontstaan doordat gletsjers het omliggende landschap hebben geërodeerd. De gestolde magma waaruit de heuvels bestaan, was veel minder gevoelig voor erosie dan het omringende sedimentaire gesteente.
Elke heuvel bestaat uit donkergekleurd mafisch gesteente zoals gabbro en het daaraan verwante essexiet; in sommige komt ook pulaskiet, syeniet en ander lichtgekleurd gesteente voor.
Op deze door Michael Davias bewerkte satellietfoto zijn drie Montérégie Heuvels, van links naar rechts Mont Saint-Hilaire, Mont Rougemont en Mont Yamaska, afgebeeld. Zij zouden het vroegste bewijs van 'hot spot'-pluimvulkanisme vormen, dat van hier naar de Afrikaanse Plaat loopt, ten oosten van de Mid-Atlantische Rug. Deze drie heuvels zijn omgeven door een relatief vlak, door gletsjers geërodeerd landschap. De drie heuvels werden ongeveer 120 tot 140 miljoen jaar geleden gevormd. Later, toen de Noord-Amerikaanse Plaat naar het westen schoof, kwam de magmapluim onder de Atlantische kust bij Maine te liggen en begon de hotpsot een spoor van onderzeese bergen te produceren. Recent onderzoek suggereert echter, dat het spoor misschien niet het resultaat is van een echte hotspotpluim, maar slechts van een toevallig overeenkomende tektonische activiteit.
Davias maakte de compositie op basis van 1m DEM-gegevens van Forêt Ouverte, Quebec, Canada. De terreinhoogte is per 10 meter in een andere kleur weergegeven. Valse schaduw op heuvels wordt 20x overdreven toegepast, waardoor ze groter lijken dan ze in werkelijkheid zijn. Mont Saint-Hilaire is 411 meter hoog, Mont Rougemont is 381 meter en Mont Yamaks is met 460 meter de hoogste van deze drie.Bron: Soar.Earth Atlas.
Davias maakte de compositie op basis van 1m DEM-gegevens van Forêt Ouverte, Quebec, Canada. De terreinhoogte is per 10 meter in een andere kleur weergegeven. Valse schaduw op heuvels wordt 20x overdreven toegepast, waardoor ze groter lijken dan ze in werkelijkheid zijn. Mont Saint-Hilaire is 411 meter hoog, Mont Rougemont is 381 meter en Mont Yamaks is met 460 meter de hoogste van deze drie.Bron: Soar.Earth Atlas.
Geïdentificeerde hotspots op aarde
Legenda
|
1. Azores hotspot
2. Balleny hotspot 3. Bowie hotspot 4. Caroline hotspot 5. Cobb hotspot 6. Darfur hotspot 7. Easter hotspot 8. Eifel hotspot 9. Fernando hotspot 10. Galápagos hotspot 11. Guadalupe hotspot 12. Hawaii hotspot |
13. Hoggar hotspot
14. Iceland hotspot 15. Jan Mayen hotspot 16. Juan Fernández hotspot 17. Cameroon hotspot 18. Canary hotspot 19. Cape Verde hotspot 20. Kerguelen hotspot 21. Comoros hotspot 22. Lord Howe hotspot 23. Louisville hotspot 24. Macdonald hotspot 25. Marionhotspot |
26. Marquesas hotspot
27. Shona hotspot (Meteor hotspot) 28. New England hotspot 29. Afar hotspot 30. East Australia hotspot 31. Pitcairn hotspot 32. Jemez Lineament (Raton hotspot) 33. Réunion hotspot 34. St. Helena hotspot 35. Samoa hotspot 36. San Felix hotspot |
37. Socorro hotspot
38. Society hotspot (Tahiti hotspot) 39. Tasmantid hotspot 40. Tibesti hotspot 41. Trindade hotspot 42. Tristan hotspot 43. Vema hotspot 44. Yellowstone hotspot 45. Anahim hotspot |
Deze kaart werd gemaakt door Ingo Wölbern op basis van de publicatie van Bernhard Steinberger, getiteld 'Plumes in a convecting mantle: Models and observations for individual hotspots' in het Journal of Geophysical Research, Vol. 105 (B5), pp. 11127-11152), 2000. Beschikbaar op: Wiley Online Library.
Keten van hotspotvulkanen van de Louisville Ridge (nr.23 op de kaart hierboven) ten noordoosten van het Noordereiland van Nieuw-Zeeland. Foto van tekening in het Auckland Museum (VRS4014).