Monte submarino Macdonald

El océano Pacífico se caracteriza por largas cadenas de islas, que generalmente se extienden del sureste al noroeste en la dirección del movimiento de la placa del Pacífico . A menudo, estas cadenas comienzan en el sureste con volcanes como Hawái , que se erosionan progresivamente hacia el noroeste y terminan formando una serie de atolones . Esto ha llevado a sugerir que se forman a partir de fuentes profundas sobre las cuales la placa del Pacífico se desplaza y finalmente transporta el volcán lejos de su fuente de magma. ^{[ 5 ]} Estas fuentes se conocen como " puntos calientes " y se estima que su número total oscila entre 42 y 117. ^{[ 6 ]} Los puntos calientes también pueden formarse por grietas que se propagan en la corteza , y estos no necesariamente mostrarían una progresión de edad. ^{[ 7 ]}

El monte submarino Macdonald se encuentra en el extremo sureste de las Islas Australes . ^{[ 8 ]} Las Islas Australes se extienden desde las Islas Cook del Sur hasta Îles Maria y finalmente Marotiri hacia el sureste, ^{[ 5 ]} incluyendo las islas Rimatara , Rurutu , Tubuai , Raivavae y Rapa . ^{[ 9 ]} Una brecha relativamente grande separa Marotiri del volcán Macdonald. ^{[ 10 ]} Los montes submarinos Ngatemato y Taukina se encuentran al norte de Macdonald, ^{[ 11 ]} son ​​considerablemente más antiguos y parecen tener un origen muy diferente. ^{[ 12 ]} Aún más al sureste se encuentra la cadena de montes submarinos Foundation , ^{[ 13 ]} y el punto caliente asociado puede haber generado algunos de los montes submarinos cercanos a Macdonald. ^{[ 14 ]}

El monte submarino se encuentra cerca del extremo sureste de un área de océano menos profundo, que se extiende hacia el noroeste hacia Marotiri, ^{[ 15 ]} e incluye el monte submarino Annie, el monte submarino Simone y el banco President Thiers . ^{[ 16 ]} El monte submarino Ra de 3000 metros (9800 pies) de altura (nombrado por el término polinesio para " sol ") se eleva 100 kilómetros (62 millas) al noroeste de Macdonald hasta una profundidad de 1040 metros (3410 pies) ; aparentemente es un volcán extinto y puede que alguna vez haya emergido sobre el nivel del mar. ^{[ 17 ]} Un monte submarino más pequeño, Macdocald, se eleva desde el pie sur de Macdonald 850 metros (2790 pies) hasta profundidades de 3150 metros (10 330 pies) . ^{[ 18 ]} También se encuentran en el área otros pequeños montes submarinos que parecen haberse formado en la Dorsal del Pacífico Oriental . ^{[ 19 ]} La corteza debajo de Macdonald es de edad eocena , ^{[ 4 ]} y lejos del área de océano menos profundo está cubierta de colinas y sedimentos. ^{[ 20 ]}     

El monte submarino Macdonald se eleva 4200 metros (13 800 pies) desde el fondo marino hasta una profundidad de unos 40 metros (130 pies) bajo el nivel del mar; ^{[ 21 ]} los estudios de 1979 encontraron un pináculo que alcanza una profundidad de 49 metros (161 pies) bajo el nivel del mar ^{[ 22 ]} y una meseta de cumbre de 150 por 100 metros (490 pies × 330 pies) de ancho con pequeños conos de salpicaduras ( 6 metros (20 pies) de alto y 3 metros (9,8 pies) de ancho) . ^{[ 23 ]} Otras fuentes indican un área de superficie de 2,4 kilómetros cuadrados (0,93 millas cuadradas ) para la meseta de cumbre. ^{[ 24 ]} La actividad volcánica continua puede haber modificado la topografía de la cumbre de Macdonald entre los estudios de 1975 y 1982, formando otro pináculo elíptico que alcanza una profundidad de 29 metros (95 pies) en el margen noroccidental de la meseta y elevando la meseta de la cumbre a profundidades de 50–34 metros (164–112 pies) . ^{[ 23 ]} Para cuando se realizó un nuevo estudio en 1986, el pináculo había sido reemplazado por un montón de rocas que solo alcanzaba una profundidad de 42 metros (138 pies) . ^{[ 25 ]}             

Las partes superiores del edificio están cubiertas por lapilli de 50 centímetros (20 pulgadas) de espesor con flujos de lava debajo. También se encuentran algunos productos de alteración hidrotermal, ^{[ 17 ]} y una gruesa capa de ceniza se extiende hasta profundidades de 2000 metros (6600 pies) . ^{[ 26 ]} Además de estos depósitos de lapilli, también se exponen flujos de lava escoriácea en el edificio. ^{[ 27 ]} Más abajo, los frentes de los flujos de lava forman escarpes que se vuelven particularmente notables a profundidades de 620–1000 metros (2030–3280 pies) , excepto en el flanco norte. Aún más profundo, predominan las lavas almohadilladas . ^{[ 28 ]}   

Debajo del área de la cumbre, las laderas caen abruptamente hasta una profundidad de 600 metros (2000 pies) y luego se aplanan. ^{[ 17 ]} Excepto por una cresta cubierta de escombros al noroeste, Macdonald tiene una forma circular, ^{[ 29 ]} con un ancho de 45 kilómetros (28 mi) a una profundidad de 3900 metros (12 800 pies) . Las laderas de Macdonald muestran crestas radiales que pueden reflejar zonas de rift controladas tectónicamente, así como conos parásitos aislados . ^{[ 17 ]} El volumen de todo el edificio se ha estimado en 820 kilómetros cúbicos (200 mi cúbicas ) . ^{[ 24 ]} El monte submarino Macdonald tiene rastros de deslizamientos de tierra , incluidas cicatrices de colapso en el edificio y terreno liso formado por escombros en sus laderas inferiores; ^{[ 30 ]} Se han inferido colapsos en el flanco este, sur, oeste y noroeste. ^{[ 31 ]} El fondo marino muestra además evidencia de corrientes de turbidez , incluyendo ondulaciones . ^{[ 30 ]}     

El análisis geomagnético del edificio ha demostrado la existencia de una estructura normalmente magnetizada en la base del volcán y una anomalía adicional que parece ser la cámara magmática a una profundidad de 2 kilómetros (1,2 millas) dentro del edificio, cerca del flanco norte. ^{[ 32 ]} Los datos obtenidos en rocas gabroicas expulsadas por el volcán durante sus erupciones también sugieren que existe otro reservorio de magma a profundidades de 5 kilómetros (3,1 millas) , es decir, dentro de la corteza debajo de Macdonald. ^{[ 33 ]}  

Macdonald ha erupcionado principalmente basalto . Este basalto contiene fenocristales de clinopiroxeno , olivino y especialmente plagioclasa . ^{[ 34 ]} Otras rocas son basanita , mugearita , ^{[ 26 ]} picrita ^{[ 35 ]} y tefrita . ^{[ 36 ]} La composición general es alcalina ^{[ 4 ]} y nefelínica . ^{[ 37 ]} Los restos de roca encontrados en el monte submarino Macdonald incluyen rocas intrusivas como gabro , metadolerita , picrita y piroxenita ; ^{[ 28 ]} los gabros parecen originarse de la cristalización lenta de magma basáltico ^{[ 38 ]} dentro de un reservorio de magma, seguida de alteración a baja temperatura. ^{[ 39 ]} Dichas rocas fueron arrancadas por actividad explosiva. Además, la alteración hidrotermal y térmica ha formado anfíbol , clorita , epidota , filosilicatos , pirita , cuarzo y esmectita , ^{[ 34 ]} con componentes adicionales que incluyen albita , biotita , labradorita , leucodiorita y ortopiroxeno . ^{[ 40 ]}

Las vulcanitas son basaltos típicos de islas oceánicas , ^{[ 41 ]} cuya naturaleza alcalina es distinta a la toleíta que se encuentra en otros volcanes de puntos calientes como Hawái , Islandia y Reunión . En estos volcanes, las lavas alcalinas entran en erupción en la etapa posterior al escudo, pero Macdonald es claramente un volcán en desarrollo, y se necesita más investigación para explicar la historia química de Macdonald. ^{[ 42 ]} Estos magmas en el caso de Macdonald se derivaron de la fusión parcial de espinela - lherzolita y fueron influenciados además por la cristalización fraccionada ^{[ 36 ]} y el dióxido de carbono , ^{[ 37 ]} pero sin influencia de la placa suprayacente . ^{[ 43 ]}

En 1989 se produjeron varias erupciones mientras una expedición científica realizaba su recorrido por el monte submarino. Estas erupciones estuvieron acompañadas de la decoloración del agua a lo largo de 1,6 kilómetros (1 milla) , la liberación de hidrógeno en combustión y sulfuro de hidrógeno ^{[ 21 ]} y la formación de una columna de agua alterada hidrotermalmente. ^{[ 8 ]} El submarino Cyana observó actividad directamente en un cráter de la cumbre en forma de burbujeo intenso, ^{[ 51 ]} mientras que se observaron fuentes de vapor y agua en la superficie del océano. ^{[ 21 ]}

Se desarrollaron manchas de color gris en la superficie del océano, ^{[ 51 ]} formadas por pirita , azufre y vidrio volcánico, además de cantidades menores de cinabrio , cubatina y quenstedtita . ^{[ 8 ]} Estos eventos provocaron cambios en el pH del agua en el monte submarino y aumentaron las concentraciones de metano . ^{[ 1 ]}

Es probable que Macdonald formara una isla durante el Último Máximo Glacial, cuando el nivel del mar era más bajo, ^{[ 48 ]} y futuras erupciones en Macdonald podrían dar lugar a la formación de una isla incluso con los niveles del mar actuales. Dicha erupción tendría que ser bastante grande y continua; de lo contrario, la isla resultante probablemente se erosionaría rápidamente. ^{[ 52 ]} Dependiendo de la rapidez con que la erosión y otros factores reduzcan su tamaño, es probable que dicha isla sea temporal. ^{[ 53 ]}

El monte submarino Macdonald es hidrotermalmente activo , ^{[ 54 ]} con varias chimeneas hidrotermales que se infiere que existen en el flanco occidental. ^{[ 55 ]} Se observó una fisura de erupción de 2 a 3 metros (6 pies 7 pulgadas a 9 pies 10 pulgadas) de ancho que era hidrotermalmente activa en 1989. ^{[ 56 ]} Además, el volcán libera gases que incluyen dióxido de carbono , metano y dióxido de azufre . Dicha liberación ocurre en el área de la cumbre ^{[ 57 ]} en el llamado "Campo Champagne", ^{[ 37 ]} pero también desde un segundo cráter a 2000 metros (6600 pies) de profundidad en el flanco sureste. ^{[ 57 ]} El volcán Macdonald puede ser una fuente importante de metales pesados ​​para el área. ^{[ 58 ]} El metano parece ser parcialmente de origen biológico y parcialmente abiogénico. ^{[ 59 ]}