Ciências da Terra

Plumas do manto: o que o hélio e os isótopos das ilhas dizem sobre reservatórios profundos, e o debate

Publicado em 14/10/2026 · Última alteração em 14/10/2026

Assuntos: Tectônica de placas

Lavas de ilhas oceânicas guardam, em isótopos de hélio, chumbo, estrôncio e neodímio, a assinatura da rocha de onde vieram. Como essas razões diferem das lavas de dorsais, a leitura dominante é que o manto tem pelo menos dois reservatórios, e que algumas plumas amostram material pouco desgaseificado, outras crosta oceânica reciclada. Se essas plumas existem como colunas profundas continua em debate.

Basalto de ilha oceânica (OIB, na sigla em inglês) é a lava que forma ilhas longe das bordas de placas, como Havaí e La Réunion. Basalto de dorsal (MORB) sai do manto que sobe passivamente sob as dorsais. A comparação é feita por razões isotópicas: o hélio-3 tem origem primordial, o hélio-4 cresce com a decomposição radioativa de urânio e tório, e a razão 3He/4He é medida em múltiplos (R/RA) da razão atmosférica. Razões de Sr, Nd e Pb funcionam de modo parecido: crosta com muito urânio, tório e rubídio, isolada por bilhões de anos, desenvolve uma assinatura radiogênica própria. Este post trata da química das lavas; a cadeia do Havaí e a pluma da Islândia já têm posts próprios, e a tomografia sísmica das placas afundadas também.

Uma cadeia que muda de química com a idade

Nos montes submarinos Detroit, Suiko e Koko, da cadeia Havaí–Imperador, o hélio vai de valores típicos de dorsal, no mais antigo, a valores altos nos mais novos, junto com mais crosta reciclada na fonte.

Por que o hélio é o traçador mais usado

O hélio-3 é herdado da formação da Terra, e o hélio-4 se acumula pela decomposição radioativa. Uma fonte pouco desgaseificada guarda mais hélio-3 em relação ao hélio-4 que o manto superior, que já foi processado muitas vezes sob as dorsais. Por isso as lavas de ilha com 5 a 50 RA contrastam com os 8 RA de dorsal. Os autores do estudo do Havaí tratam isso como base de pelo menos dois reservatórios, e como indício de que plumas amostram o menos desgaseificado.

Crosta reciclada deixa outra assinatura

Quando uma placa oceânica afunda, a crosta carrega mais urânio, tório e rubídio que o manto. Depois de mais de 1 bilhão de anos isolada, essa crosta tem Sr e Pb radiogênicos mais altos e Nd mais baixo. Ilhas como Canárias, Santa Helena e Açores seriam assim. Casos como Samoa e Pitcairn misturam hélio alto com Sr, Nd e Pb enriquecidos. A conclusão cautelosa é que o manto tem várias fontes, e que as lavas são misturas delas.

Onde ficam os reservatórios? As LLSVPs

Duas grandes zonas lentas sob a África e o Pacífico, as LLSVPs, são candidatas à morada de material distinto. A origem é debatida: térmica, química ou as duas. Um experimento de 2025 sugere que de 23 a 33% de crosta oceânica explicam a anomalia típica, mas isso mostra compatibilidade, não prova. Ligar essas zonas a reservatórios geoquímicos é uma hipótese de trabalho, e não uma medida.

O debate: plumas profundas existem como colunas?

A leitura geoquímica clássica assume plumas profundas. A literatura registra um debate de longa data entre plumas ancoradas no manto médio ou profundo e processos rasos do manto superior. A tomografia sob o oceano Índico mostra condutos separados sob La Réunion e Comores, mas ainda se discute se as LLSVPs são massas compactas ou feixes de plumas. Quem lê um artigo de geoquímica deve ver que o quadro de plumas é, em geral, a premissa, e não o teste.

Como sabemos

O contraste de hélio e de isótopos entre ilhas e dorsais é bem estabelecido; a origem profunda das plumas e a natureza das LLSVPs seguem em debate.

Em debate:

Em debate:

• Fato estabelecido: Basaltos de ilha oceânica têm razões 3He/4He altas e variáveis, de 5 a 50 vezes a razão atmosférica (RA), enquanto os basaltos de dorsal têm valores mais baixos e relativamente uniformes, de 8 ± 1 RA. [1] Introduction
  Contexto: Compilação feita na introdução de um artigo de 2019 sobre o Havaí. · Limitações: Os intervalos são os citados pelos autores; a atmosfera tem 3He/4He de 1,39 × 10−6.
• Consenso científico: Segundo os autores, essa diferença de hélio é uma evidência fundamental de pelo menos dois reservatórios no manto. [1] Introduction
  Contexto: Leitura apresentada como base do campo, com citações a revisões anteriores no artigo. · Limitações: A fonte descreve o quadro como o aceito no campo, sem medir o grau de adesão; os próprios autores usam o verbo 'believed' para o passo seguinte (a3). · Marcado como consenso porque o artigo o trata como premissa; é uma interpretação, não uma observação direta.
• Teoria científica: A interpretação usual é que os basaltos de ilha com hélio alto acessam, por plumas ascendentes, um reservatório primordial e menos desgaseificado, enquanto o basalto de dorsal vem do manto superior empobrecido. [1] Introduction
  Contexto: Modelo geoquímico clássico de reservatórios mantélicos. · Limitações: Depende da existência de plumas profundas, que é debatida (a11).
• Evidência forte: A composição varia entre ilhas oceânicas e até dentro de uma mesma cadeia, o que indica fonte heterogênea em escalas curtas. [1] Introduction
  Contexto: Basaltos de ilhas oceânicas em geral.
• Evidência forte: Ilhas que se acredita amostrar restos de crosta oceânica subductada (como Canárias, Santa Helena e Açores) têm 3He/4He e 143Nd/144Nd mais baixos e 87Sr/86Sr e 206Pb/204Pb radiogênicos mais altos que plumas de tipo primordial. [1] Introduction
  Contexto: Contraste entre ilhas de fonte reciclada e plumas de tipo primordial, como Havaí e Islândia, segundo os autores. · Limitações: A atribuição de cada ilha a uma fonte é interpretação baseada em compilações citadas, não medida direta da fonte.
• Evidência forte: A razão disso é que crosta com muito urânio, tório, rubídio e estrôncio, subductada e isolada por mais de 1 bilhão de anos, desenvolve uma assinatura radiogênica própria no manto. [1] Introduction
  Contexto: Mecanismo de ingrowth radiogênico em material reciclado. · Limitações: O tempo de isolamento é inferido, não observado.
• Evidência forte: As fontes não são uma dicotomia limpa: plumas como Pitcairn, Sociedade e Samoa mantêm hélio alto e, ao mesmo tempo, assinaturas de Sr, Nd e Pb enriquecidas, o que sugere que basaltos de ilha amostram componentes primordiais e reciclados que ficaram separados por muito tempo. [1] Introduction
  Contexto: Pitcairn, Sociedade e Samoa, citados na introdução.
• Estimativa: Na cadeia Havaí–Imperador, o teor de piroxenito (rocha derivada de crosta oceânica reciclada) na fonte sobe de 46%, no monte Detroit (o mais antigo), para 70%, no monte Koko (mais jovem). [1] Abstract
  Contexto: Olivinas de três montes submarinos; indicador é o teor de níquel. · Limitações: Estimativa a partir de Ni em olivina para três montes; o artigo trata de um trecho da cadeia, não do Havaí inteiro. · Percentuais são estimativas do modelo dos autores.
• Evidência forte: No mesmo trecho da cadeia, o hélio do monte Detroit está na faixa de basalto de dorsal, enquanto Suiko e Koko têm hélio alto; os autores veem correlação entre piroxenito, razões Br/Cl e I/Cl e 3He/4He. [1] Abstract
  Contexto: Montes Detroit, Suiko e Koko, da cadeia Havaí–Imperador. · Limitações: Correlação em três montes não prova causa; a leitura de que a fonte primordial contém material subductado é a interpretação dos autores.
• Evidência forte: Em outra região, a leste da Austrália e na Zelândia, a geoquímica de lavas sem progressão de idade distingue um reservatório HIMU (mais antigo que 1 bilhão de anos) ao sul e um reservatório EM1/EM2 ao norte. [2] Abstract
  Contexto: Província vulcânica intraplaca de cerca de 5.000 km, sem relação com uma pluma única; HIMU, EM1 e EM2 são nomes de componentes extremos do manto definidos por razões isotópicas. · Limitações: É um estudo regional; os autores ligam o contraste à quantidade de lâmina subductada na zona de transição do manto, que é modelo deles.
• Em debate: Se o vulcanismo de ponto quente vem de plumas de material quente ancoradas no manto médio ou profundo, ou de processos rasos do manto superior, é objeto de debate contínuo na comunidade geofísica. [3] Introduction
  Contexto: Debate declarado na introdução de um artigo de 2023 que usa tomografia de forma de onda completa sob o oceano Índico. · Limitações: O artigo adota o referencial de plumas profundas para interpretar suas imagens. · Divergência real e publicada entre linhas de interpretação; não é consenso nem desinformação.
• Em debate: Se as duas grandes províncias de baixa velocidade de cisalhamento (LLSVPs) da base do manto são estruturas largas e compactas ou feixes de plumas separadas também é objeto de debate. [3] Abstract
  Contexto: Duas LLSVPs, sob a África e o Pacífico. · Debate publicado entre modelos de estrutura; sem resolução na fonte.
• Evidência forte: A tomografia de forma de onda completa sob o oceano Índico mostra vários condutos largos de baixa velocidade separados, ancorados na fronteira núcleo-manto, na parte leste da LLSVP africana, com mais clareza sob La Réunion e Comores. [3] Abstract
  Contexto: Um estudo regional, Oceano Índico. · Limitações: Um único modelo tomográfico regional; imagens de baixa velocidade não distinguem sozinhas efeito térmico de efeito químico.
• Evidência forte: As LLSVPs aparecem sob a África e o Pacífico, com anomalias negativas de cerca de 0,5% a 3,0% na velocidade de ondas de cisalhamento, e se estendem por milhares de quilômetros na horizontal e centenas na vertical acima da fronteira núcleo-manto. [4] Main Text
  Contexto: Anomalias relativas ao manto médio. · Limitações: Faixa 0,5–3,0% é a citada pelos autores a partir de estudos anteriores.
• Hipótese: A origem das LLSVPs permanece em aberto: já foram propostas explicações térmicas, químicas e termoquímicas, e uma hipótese bastante apoiada é o acúmulo de crosta oceânica subductada antiga na base do manto. [4] Main Text
  Contexto: Estrutura do manto inferior. · Limitações: A própria fonte diz que a hipótese dependia sobretudo de cálculos e de medidas em baixa pressão. · Hipótese amplamente discutida, não estabelecida.
• Hipótese: Medidas de velocidade de cisalhamento em SiO2 sob pressões acima das da fronteira núcleo-manto sugerem que a anomalia típica de −1,5% das LLSVPs seria explicável por cerca de 23–33% em volume de crosta oceânica, sem anomalia térmica extrema. [4] Abstract
  Contexto: Brillouin em alta pressão e modelagem termodinâmica, um estudo de 2025. · Limitações: Mostra que a composição é compatível com a sismologia, não que seja a única possível; resultado de um grupo. · Recente e sem replicação independente citada; tratar como hipótese.
• Interpretação: Um estudo do ponto quente de Páscoa propõe que ele seja a expressão mais focada da região mais flutuante de uma pluma profunda e vasta que se estende da LLSVP do Pacífico, o que, segundo os autores, desafia a visão de pontos quentes como fenômenos isolados. [5] Abstract
  Contexto: Páscoa/Salas y Gómez e a Dorsal do Pacífico Leste, com datações 40Ar/39Ar e geoquímica. · Limitações: Um modelo proposto pelos autores num estudo de 2024; os autores de f3 mostram que as relações entre LLSVP e pontos quentes seguem debatidas. · Interpretação recente de um único estudo.

Fontes

1. Geochemistry, Geophysics, Geosystems (AGU) — Recycled Components in Mantle Plumes Deduced From Variations in Halogens (Cl, Br, and I), Trace Elements, and 3He/4He Along the Hawaiian-Emperor Seamount Chain
   Broadley, M. W.; Sumino, H.; Graham, D. W.; Burgess, R.; Ballentine, C. J. et al. · 2019 · Artigo científico original · lida na íntegra · consultada em 13/10/2026 DOI 10.1029/2018GC007959
2. Science Advances — Intraplate volcanism triggered by bursts in slab flux
   Mather, B. R.; Müller, R. D.; Seton, M.; Ruttor, S.; Nebel, O.; Mortimer, N. · 2020 · Artigo científico original · lida na íntegra · consultada em 13/10/2026 DOI 10.1126/sciadv.abd0953
3. Science Advances — Imaging deep-mantle plumbing beneath La Réunion and Comores hot spots: Vertical plume conduits and horizontal ponding zones
   Autoria conforme o artigo (Science Advances, 2023) · 2023 · Artigo científico original · lida na íntegra · consultada em 13/10/2026 DOI 10.1126/sciadv.ade3723
4. Communications Earth & Environment — The presence of ancient subducted oceanic crust contributes to seismic anomalies in Large Low Shear Velocity Provinces
   Autoria conforme o artigo (Communications Earth & Environment, 2025) · 2025 · Artigo científico original · lida na íntegra · consultada em 13/10/2026 DOI 10.1038/s43247-025-02700-8
5. Nature Communications — Synchronous motion of the Easter mantle plume and the East Pacific Rise
   Autoria conforme o artigo (Nature Communications, 2024) · 2024 · Artigo científico original · lida na íntegra · consultada em 13/10/2026 DOI 10.1038/s41467-024-54115-2

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