נקודה חמה (גאולוגיה)

בגאולוגיה, נקודה חמה היא אזור קטן יחסית על-פני כדור הארץ בו מתרחשת געשיות פעילה במשך תקופה ארוכה, שלא בשולי לוח טקטוני, ולכן לא ניתן להסבירה כתופעה של טקטוניקת הלוחות. ג'ון טוזו וילסון (John Tuzo Wilson), גאולוג קנדי, הגה ב-1963 לראשונה את הרעיון כי שרשרת של הרי געש דוגמת הוואי הם תוצאה של תנועה איטית של לוח טקטוני מעל נקודה חמה ה"קבועה" עמוק מתחת לפני כוכב הלכת. מאז זיהו הגאולוגים כ-60 נקודות חמות כאלה בהיקף כדור הארץ, כשהפעילות ביותר מביניהן מצויות מתחת לאיי הוואי, האי ראוניון, פארק ילוסטון, איי גלאפגוס ואיסלנד.

הנקודות החמות על מפת כדור הארץ

מפת נקודות חמות בעולם – 1: גבול פתיחה, 2: גבול חילוף (טרנספורם), 3: גבול סגירה, 4: אזורים פעילים, 5: נקודות חמות נבחרות

הנקודות החמות שזוהו אינן מפוזרות על-פני כדור הארץ בצורה אקראית. כל הנקודות החמות מצויות בשטח המהווה כ-50% משטח הפנים של כדור הארץ. יותר מכך, מתוך הנחה כי נקודה חמה יכולה לזוז ממקומה עד כ-20 מ"מ בשנה, זוהו כ-22 נקודות חמות (כ-50% מכלל הנקודות החמות הידועות) שהן אנטיפודיות (כלומר המצויות משני צדי כדור הארץ על ציר העובר דרך מרכז כדור הארץ), שמיקומן, והעובדה כי גיל היווצרותן המשוער קרוב, שוללים את האפשרות שמדובר בתופעה מקרית.

שרטוט סכמתי של היווצרות הרי געש במעבר הקרום מעל לנקודה חמה

השערות לסיבת קיומן של נקודות חמות

קיימות מספר השערות למקורה של נקודה חמה:

• היפרדות השכבות: היפרדות חלקה התחתון של הליתוספירה היבשתית, שהוא דחוס יותר, מהחלק שמעליו ושקיעתו בתוך המעטפת. אירוע זו גורם להתרחשות שתי תופעות: האחת, החלק שנותר נעשה קל יותר והוא מתרומם ויוצר רכסי הרים בתהליך של אורוגנזה; והשנייה, מתאפשרת חדירה של האסתנוספירה החמה לתוך החלק הדק יותר שנוצר בקרום, המסתו ויצירת רמות בזלתיות יבשתיות.
• אפקט השוליים: הליתוספירה היבשתית העבה מבודדת את האסתנוספירה שמתחתיה, וגורמת להצטברות גדלה והולכת של חום המובילה להגדלת יכולת הציפה. האסתנוספירה בעלת כושר הציפה זורמת כלפי שולי הליתוספירה הקראטונית, שם היא יכולה להתרומם ולהינתך. מודל זה מוצמד בדרך-כלל להסבר על שבר בקרום היבשתי על-מנת להסביר את היווצרות אגני האוקיינוסים.
• התנגשות מטאוריט: התנגשות של מטאוריט גדול בקרום הימי עשויה לגרום לחלקים נרחבים בקער הזמני שנוצר להינתך, ויוצרת יריעות מותכות הדומות בנפחן לרמות הבזלת. מודל זה עובד טוב פחות כאשר מטאוריט מתנגש בקרום היבשתי החסר את ההרכב הבזלתי של הקרום הימי. התומכים בתאוריה זו מציגים את עובדת קיומן של זוגות נקודות חמות אנטיפודיות, כחיזוק לטענה זו. כאשר נקודה חמה אחת נוצרה מפגיעת מטאוריט גדול באוקיינוס, נוצרת הנקודה הנגדית מגלים סייסמיים שמקורם בפגיעה הראשונית, שעברו לצדו השני של כדור הארץ וסדקו את הקרום.^[1]
• תימרת מעטפת: מונח המתאר תופעה משוערת שבה זרם של חומר סלעי, שהוא חם יותר מסביבתו, מיתמר מעלה בתנועה איטית מעומק רב במעטפת כדור הארץ כלפי קרום כדור הארץ בשל תופעת הקונבקציה, שמקורה בגבול בין המעטפת לגלעין כדור הארץ.^[2] עם זאת, יש גאולוגים המשערים כי מקור התימרה בהסעת חום הנובעת מן החלק העליון בלבד של המעטפת.^[3][4] כיום זו ההשערה המקובלת ביותר למקורן של נקודות חמות. התומכים בתאוריה זו מסבירים את תופעת זוגות הנקודות החמות האנטיפודיות בסימטריה של הסעת החום שבין הגלעין למעטפת ויצירת שתי תימרות על אותו ציר.

המאפיינים של הפעילות הגעשית בנקודה חמה

מרביתם של הרי הגעש שמקורם בנקודה חמה הם בזלתיים, משום שהם מתפרצים דרך הקרום הימי (דוגמת הוואי וטהיטי). משום כך, הם סוערים פחות מהרי געש שנוצרו באזורי הפחתה, שבהם נלכדו מים מתחת ללוח הטקטוני העליון. כאשר נוצרות נקודות חמות מתחת לקרום היבשתי, מאגמה בזלתית נלכדת בקרום היבשתי, שהוא דחוס פחות מהקרום הימי, והוא מתחמם, ניתך ויוצר ריוליטים. ריוליטים אלה עשויים להיות חמים למדי וליצור התפרצויות עזות, על-אף תכולת המים הנמוכה בהם. לדוגמה: הקלדרה של ילוסטון נוצרה בעקבות מספר התפרצויות רבות עוצמה שהן בין העזות ביותר המוכרות בהיסטוריה הגאולוגית. עם זאת, כאשר המאגמה הריוליטית התפרצה לחלוטין, עשוי הר הגעש לפלוט מאגמה בזלתית שאינה לכודה יותר בקרום היבשתי הדחוס פחות. דוגמה לפעילות כזו היא רכס אילגאצ'וז (Ilgachuz Range) בקולומביה הבריטית שבקנדה שנוצר במקור בסדרה מורכבת של התפרצויות טרכיט וריוליט, ואחר כך פליטה של סדרת זרמי לבה בזלתית.^[5]

נתיב נקודה חמה

כאשר יבשות וקרקעית הים נודדים מעל לתימרת מעטפת, משאירים הרי געש עדות מכרעת למעבר הקרום היבשתי או הימי בעבר מעל לנקודה חמה. במקרה של הנקודה החמה בהוואי, האיים עצמם הם עדות שיורית לתזוזת קרקעית האוקיינוס מעל לנקודה חמה במעטפת כדור הארץ. הנקודה החמה של ילוסטון הופיעה ברמת קולומביה בצפון מערב ארצות הברית. משטח הבזלת הנרחב בהודו המכונה מדרגות דקאן הוא תוצאה של הופעת נקודה חמה שכיום מצויה מתחת לאי ראוניון, מזרחית לחופה של אפריקה.

גאולוגים עושים שימוש בנקודות חמות על-מנת לעקוב אחר תנועתם של הלוחות הטקטוניים על-פני כדור הארץ. נקודות חמות אלה פעילות עד כדי כך שהן גורמות בעקיפין לביצוע רישום מדוקדק של השינויים בכיוונם של הקטבים המגנטיים. הודות לזרמי לבה מסדרה של התפרצויות ברמת קולומביה יודעים מדענים כיום כי היפוך הקוטב המגנטי אורך כ-5,000 שנה, כשהוא דועך עד שכמעט ואין כל סימן למגנטיות, ואז מופיע מחדש בכיוונים הפוכים כמעט לחלוטין.

השוואה בין נקודות חמות לקשת איים

אין לטעות בין הרי געש שמקורם בנקודה חמה להרי געש שמקורם בקשת איים, אף-על-פי שבשניהם מופיעה מחרוזת של איים געשיים. קשת איים נוצרת כתוצאה מחדירה של לוח אוקייני מתחת ללוח אחר. באזור החדירה נוצר שקע אוקייני צר ועמוק, המהווה סמן גבול בין הלוח המופחת ללוח העליון ("הלוח הרוכב"). שקע זה נוצר בקצה הלוח המופחת עקב הכבידה הנוצרת בשל צפיפותו הגבוהה יחסית. באזור ההפחתה מאבד הלוח האוקייני המופחת חומרים נדיפים (פחמן דו-חמצני, מים ועוד) וסלעיו ניתכים חלקית בתוך המעטפת של הלוח הרוכב והופכים למאגמה בינונית עד בזלתית בעלת צפיפות נמוכה. כתוצאה מכך, המאגמה עולה וחודרת לליתוספירה של הלוח הרוכב ויוצרת שרשרת של הרי געש, דוגמת האיים האלאוטיים סמוך לאלסקה.

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא נקודה חמה בוויקישיתוף

• היווצרות נקודות חמות
• התרוממות נקודות חמות

הערות שוליים

1. ג'ונתן ט. הגסטרום, נקודות חמות אנטיפודיות וקטסטרופות דו־קוטביות. האם הסיבה היא פגיעת גוף גדול באוקיינוס?
2. תימרות מעטפת חמות
3. לורה רייט, נקודות חמות מתרוממות מפנים כדור הארץ
4. רוברט כריסטיאנסן, ג. ר. פולגר וג'ון ר. אוונס, מקור הנקודה החמה של ילוסטון במעטפת העליונה
5. פיטר הולבק, דו"ח על גאולוגיה מקדמית וגאוכימיה של קבוצת אילגה