Nếu nhìn quần đảo Hawaii trên bản đồ, bạn sẽ thấy các hòn đảo xếp thành hàng chéo từ đông nam lên tây bắc. Điều kỳ lạ hơn nữa là trên đảo Hawaiʻi ở đầu đông nam, dung nham vẫn đang chảy, còn càng đi về phía tây bắc, các đảo càng già hơn, bị bào mòn nhiều hơn và cuối cùng chìm xuống thành núi dưới biển. Có một nơi nóng bỏng dưới lòng đất lần lượt in ra các hòn đảo như vậy. Đó chính là ‘điểm nóng (Hotspot)’.
Nói đơn giản, điểm nóng là nơi lớp manti nóng bất thường sâu trong lòng đất cung cấp magma và gây ra hoạt động núi lửa, bất kể ranh giới của các mảng kiến tạo. Khác với phần lớn núi lửa tập trung ở nơi các mảng gặp nhau hoặc tách ra, núi lửa điểm nóng đặc biệt ở chỗ có thể hình thành ngay giữa một mảng.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ lần lượt tìm hiểu ý tưởng về điểm nóng đã ra đời như thế nào, nguyên lý hình thành chuỗi đảo núi lửa, các điểm nóng tiêu biểu trên Trái Đất và cả những tranh luận vẫn chưa có lời giải.
Đốm lửa dưới lòng đất để lại dấu chân núi lửa trên các mảng
Khởi đầu của ý tưởng về điểm nóng
Khái niệm điểm nóng bắt đầu từ nỗ lực giải câu đố về quần đảo Hawaii.
(1) Ý tưởng của Tuzo Wilson
Năm 1963, nhà địa chất người Canada John Tuzo Wilson giải thích rằng quần đảo Hawaii hình thành khi mảng Thái Bình Dương chậm rãi trượt qua một điểm nóng gần như không dịch chuyển. Mảng thì di chuyển còn nguồn nhiệt đứng yên, nên các núi lửa buộc phải xếp thành một hàng.
(2) Kết hợp với chùm manti
Tiếp đó xuất hiện giả thuyết cho rằng bên dưới điểm nóng có chùm manti (mantle plume), tức vật chất nóng dâng lên như một cột từ gần ranh giới giữa manti và lõi. Ngày nay, giả thuyết điểm nóng gần như được xem là một với giả thuyết chùm manti.
(3) Khác biệt với núi lửa ở ranh giới mảng
Các chuỗi đảo núi lửa như quần đảo Aleut hình thành ở đới hút chìm, nơi một mảng chui xuống dưới mảng khác. Ngược lại, núi lửa điểm nóng hình thành ở những nơi không liên quan đến ranh giới mảng, nên được xem là loại núi lửa khác biệt từ gốc rễ.
Nguyên lý hình thành chuỗi đảo núi lửa
Nguyên lý của điểm nóng giống như một ngọn nến để lại vết muội ở cùng một chỗ trên tờ giấy đặt trên băng chuyền.
(1) Nguồn nhiệt đứng yên và mảng di chuyển
Ở phần mảng nằm trên điểm nóng, magma xuyên lên và tạo thành núi lửa. Khi mảng di chuyển, núi lửa đó rời xa nguồn nhiệt và ngừng hoạt động, còn trên điểm nóng lại mọc lên một núi lửa mới.
(2) Các đảo xếp theo tuổi
Kết quả là các núi lửa xếp hàng theo thứ tự tuổi. Các đảo chính của quần đảo Hawaii hình thành trong khoảng từ 400.000 đến 5,1 triệu năm trước, và càng về phía tây bắc càng già, bị xói mòn càng nặng. Ngoài khơi phía đông nam đảo Hawaiʻi, núi ngầm Kamaʻehuakanaloa (tên cũ là Lōʻihi) vẫn đang lớn dần dưới biển.
(3) Chiếc đuôi dài nối xuống đáy biển
Chuỗi núi ngầm Hawaii–Emperor là một chuỗi khổng lồ gồm hơn 80 núi lửa dưới đáy biển trải dài khoảng 6.200km. Các núi ngầm Emperor ở đầu phía bắc hình thành từ 39 triệu đến 85 triệu năm trước và đều đã chìm xuống đáy biển.
Phần lớn núi lửa điểm nóng phun magma bazan nên ít bùng nổ hơn núi lửa ở đới hút chìm. Đó cũng là lý do các núi lửa ở Hawaii nổi tiếng với những dòng dung nham chảy tràn.
Các điểm nóng tiêu biểu trên Trái Đất
Các nhà khoa học có ý kiến khác nhau về số lượng điểm nóng, ước tính dao động từ khoảng 20 đến hàng nghìn, nhưng phần lớn cho rằng có khoảng vài chục.
- Điểm nóng Hawaii (Hawaii hotspot): Điểm nóng nổi tiếng nhất, đã tạo nên các núi lửa đang hoạt động như Kīlauea và Mauna Loa trên đảo Hawaiʻi.
- Điểm nóng Iceland (Iceland hotspot): Điểm nóng nằm chồng lên sống núi giữa Đại Tây Dương, nơi các mảng tách ra, nên khắp hòn đảo có nhiều núi lửa và suối nước nóng.
- Điểm nóng Yellowstone (Yellowstone hotspot): Một điểm nóng nằm dưới lục địa. Vì magma làm tan chảy vỏ lục địa và tạo ra magma ryolit đặc quánh, nơi đây đã gây ra những vụ phun trào thuộc loại mạnh nhất trong lịch sử địa chất. Càng về phía tây, dấu vết của các miệng núi lửa sụp (caldera) càng cổ xưa và nối tiếp nhau.
- Điểm nóng Réunion (Réunion hotspot): Điểm nóng duy trì hoạt động núi lửa sôi động trên đảo Réunion ở Ấn Độ Dương.
Như vậy, điểm nóng xuất hiện cả giữa đại dương lẫn giữa lòng lục địa, và tính chất của núi lửa thay đổi rất nhiều tùy vào nơi nó nằm.
Những bí ẩn chưa có lời giải của điểm nóng
Điểm nóng từ lâu đã được dùng làm bằng chứng mạnh mẽ giải thích sự chuyển động của các mảng, nhưng nghiên cứu càng sâu thì càng nảy sinh những câu hỏi mới.
(1) Vì sao chuỗi núi ngầm bị gấp khúc?
Quần đảo Hawaii và chuỗi núi ngầm Emperor bị gấp khúc theo góc khoảng 120 độ. Trong thời gian dài, điều này được giải thích là dấu vết của việc mảng Thái Bình Dương đổi hướng di chuyển khoảng 47 triệu năm trước, nhưng vào khoảng năm 2003 đã có nghiên cứu cho rằng chính điểm nóng cũng đã dịch chuyển. Hiện nay, cách giải thích được chấp nhận rộng rãi nhất là sự đổi hướng của mảng cộng thêm một chút dịch chuyển của điểm nóng.
(2) Điểm nóng có thật sự cố định?
Ban đầu, người ta cho rằng các điểm nóng cố định so với nhau, nhưng đã xác nhận được những điểm nóng có vẻ dịch chuyển tương đối với nhau như Hawaii và Iceland. Vì thế, quan điểm cho rằng chùm manti phức tạp hơn suy nghĩ ban đầu và di chuyển riêng rẽ ngày càng được ủng hộ.
(3) Chùm manti có thật sự tồn tại?
Cũng có ý kiến phản bác rằng lớp manti dưới điểm nóng không đặc biệt nóng, mà chỉ là magma ở độ sâu nông dâng lên tại những nơi mảng mỏng hoặc yếu. Khi các nghiên cứu dùng sóng địa chấn để nhìn vào lòng đất ngày càng tích lũy, những cấu trúc trông giống chùm manti đang dần được xác nhận, nhưng cuộc tranh luận vẫn tiếp diễn.
Điểm nóng là thiết bị ghi chép của Trái Đất, trực tiếp cho thấy qua tuổi của các đảo và núi ngầm rằng các mảng đang chuyển động. Trên mỗi hòn đảo núi lửa xếp hàng đều khắc ghi hành trình hàng chục triệu năm của mảng kiến tạo.
Hình dung cả những dòng chảy sâu trong lòng đất phía sau những ngọn núi lửa ta nhìn thấy, đó chính là bước đầu tiên để tìm hiểu một Trái Đất đang sống và chuyển động.
