Mantuko luma gorakorrak, benetakoak ote? (I): Aurrekariak eta sorrera-unea

Arturo Apraiz

Mantuko luma gorakorren kontzeptua oso hedatuta dago unibertsitateko ikertzaileen artean eta gero eta arruntagoa da ere unibertsitate-aurreko testuliburuetan. Hala ere, sortu zenetik oso eztabaidatua izan da hipotesia, eta ika-mikak ez dira oraindik amaitu. Izan ere, oraindik zehaztu gabe dago lumak zinez egiazkoak diren ala ez, eta egiazkoak izanda ere zein jatorri izango luketen eta nola eragin dioten plaka-tektonikari eta Lurraren bilakaera geologikoari. Gainera, luma gorakorren kontzeptua bera izugarri aldatu da, hasieran iradokitako luma termikoen eskema arruntetatik abiatuta, jatorri desberdineko eta geometria konplexuko luma gorakor termo-kimikoetaraino.

Jarraian, luma gorakorrekin lotutako hainbat kontzeptu historiko berrikusiko dira, eta hipotesia sortu zen zientzia-egoeraren berri emango da era berean. Ondoren, deskribatu egingo dira egun elkarren aurkakoak diren bi eredu-proposamen nagusiak: lumen eredua eta plaken eredua.

Luma gorakorren aurrekariak eta sorrera-unea

Plaka-tektonika, eta kontinenteen jitoa ere, hedatu aurretik aipatu izan zen lurrazalaren azpian konbekzio-korronteak egon zitezkeela. Lehendabiziko aipamena William Hopkins matematikariak egin zuen, baina Osmond Fisher (1878) izan zen mantuko konbekzioa egitura geologikoen eragile gisa erabiltzen lehena. Orduko teoria nagusiak esaten zuen Lurra hoztean gertatutako uzkurduraz sortzen zirela mendikateak; Fisherrek aldiz, iradoki zuen lurrazalaren azpitik geruza mehe likidoa zegoela eta gaineko lurrazalak mugitzean mendikateak sortuko zituela eremu horren gainetik horizontalki. Mugimenduen eragilea aurkitu nahirik, esan zuen agian ozeanoen azpitik kokatutako material beroa goratu eta kontinenteen azpitik kokatutako material hotza beheratu egingo zela, hau da, konbekzio-korronteak erabili zituen.

Konbekzio-mugimenduen ereduak bultzakada handia jaso zuen Arthur Holmesen lanei esker (1928, 1944). Aurretik, orduko zientzialari oso ezaguna zen Harold Jeffreysek esana zuen mantuaren biskositatea ez zela konbekziorako eragozpena, eta hortik abiatuta, mantuko material solidoak (Fisherrek aurretik likidoa zela esan zuen), Lurraren barneko beroaren ondorioz, konbekzio motela jasan zezakeela aipatu zuen. Holmesek aurkeztutako irudian mantuan zehar bertikalean igotzen den korrontea ikusten da, eta kontinentearen azpira heltzean bi noranzkoetan zabaldu eta kontinentearen apurketa eta ozeanoaren sorrera eragiten du (1. irudia). Sortutako korronte horizontal bakoitzak beste korronte bertikal batetik datozen korronte horizontalekin bat egitean beherantz desbideratu eta kontinenteak bertarantz bultzatzen dira.

Plaka-tektonikaren teoria plazaratu zenean, konbekzio-ereduak paradigma bihurtu ziren eta erabateko hedakuntza izan zuten. Plaka-tektonikaren lehendabiziko urteetan (1960-1970) ozeano-gandorren azpiko konbekzio-korronte gorakorrak eta subdukzio-eremuetako konbekzio-korronte beherakorrak erabili ziren plaken mugimendua azaltzeko (2. irudia).

Ereduak azalpen egokia eskaintzen du lurrazalean gertatzen diren prozesu magmatiko gehienetarako, eta plaken arteko mugetan gertatutakoetarako. Badaude aldiz plaken barne eremuetan zein plaken arteko mugetan gertatzen diren hainbat “prozesu magmatiko anomalo” (gandor aseismikoak, basalto-plataformak, dike sare-erraldoiak,…), ereduan azalpenik aurkitzen ez dutenak. Sortutako galderei irtenbideren bat emateko, luma gorakorren eredua plazaratu zen. Bertan, ozeano-gandorrak zabalik mantentzen dituen mantuko konbekzio nagusitzat jotzen dira, luma gorakorrak plaken barnean gertatzen diren prozesu bolkanikoak azaltzeaz gain.

Hala ere, hipotesia sortu zenetik, milaka argitalpen eragin dituen, eztabaida latza izan da luma gorakorren inguruan. Ikertzaile batzuek ez dute ikusten luma gorakorren beharrik “prozesu magmatiko anomaloen” azalpenerako.

Ikertzaile hauek litosferan bertan gertatzen diren aldaketetan oinarritutako beste eredu bat sortu dute: plaken eredua (plate model). Egia da hasierako luma gorakorren ereduak akats ugari zituela, baina jatorrizko kontzeptua aldatuz eredu berri baterantz bilakatzeko ahalmena izan du, eta hasierako kontzeptuarekin desberdintasun asko baditu ere, egun luma gorakorren eredua (plume model) aurrera doa.

Erreferentzia bibliografikoak:

• Fisher, O. (1878): On the possibility of changes in the latitude of places on the Earth’s surface: Being an appeal to physicists. Geological Magazine, 5: 291-297.
• Holmes, A. (1928): Radioactibity and earth movements. Transations of the Geological Society of Glasgow, 18: 559-606
• Holmes, A. (1944): Principles of Physical Geology. London, Thomas Nelson & Son, 532 or.
• Hess, H.H. (1962): A history of ocean basins. Non: A.E.J. Engel et al. (Edtk.), Petrologic studies: A volume in honor of A.F. Buddington: Boulder, Colorado, Geological Society of America: 599-620.
• Wilson, J.T. (1963): A possible origin of the Hawaiian Islands. Canadian Journal of Physics, 41: 863-870.
• Morgan, W.J. (1971): Convective plumes in the lower mantle. Nature, 230: 42-43.
• Morgan, W.J. (1972): Deep mantle convedtion plumes and plate tectonics. Bulletin of the American Association of Petroleum Geologist, 56: 203-213.
• Sparrow, E.M., Husar, R.B. eta Goldstein, R.J. (1990): Observations and other characteristics of thermals. Journal of fluid mechanism, 41: 793-800.
• Foulger, G.R. (2010): Plates vs Plumes: A Geological Controversy. Wiley-Blackwell, 340 or.

Egileaz:

Arturo Apraiz UPV/EHUko Geodinamika saileko irakaslea eta ikertzailea da.

Arturo Apraizek geodinamikari buruz idatzitako artikulu-sorta:

• Mantuko luma gorakorrak, benetakoak ote? (I): Aurrekariak eta sorrera-unea.
• Mantuko luma gorakorrak, benetakoak ote? (II): Lumen eredua.
• Mantuko luma gorakorrak, benetakoak ote? (III): Plaken eredua.
• Nukleo eta mantuaren arteko muga: ilun zegoena argitzean…
• Lurralde igneo erraldoiak: Lurraren indar-erakustaldia.
• Superkontinenteen sorrera eta apurketa.
• Luma gorakorrei buruzko behin betiko froga?
• Noiz abiatzen da plaka-tektonika?
• Eta, plaka-tektonikaren aurretik zer?