Plaščni oblak je predlagani mehanizem konvekcije znotraj Zemljinega plašča, za katerega se domneva, da pojasnjuje abnormalni vulkanizem. Ker se glava oblaka delno stopi, ko doseže plitvo globino, se ta pogosto navaja kot vzrok za vulkanska žarišča, kot sta Havajska vroča točka ali Islandska vroča točka in velike magmatske province, kot sta Dekan Traps in Siberian Traps. Nekatera taka vulkanska območja ležijo daleč od meja tektonskih plošč, druga pa predstavljajo nenavadno velik vulkanizem blizu meja plošč.
Koncepti Plaščne oblake je prvi predlagal J. Tuzo Wilson leta 1963, nadalje pa jih je razvil W. Jason Morgan leta 1971 in 1972. Predpostavlja se, da plaščni oblak obstaja tam, kjer se pregreta snov tvori (nukleira) na meji med jedrom in plaščem ter se dviga skozi Zemljin plašč. Namesto neprekinjenega toka bi morali oblaki obravnavati kot vrsta vročih mehurčkov snovi. Ko dosežejo krhko zgornjo Zemljino skorjo, tvorijo diapirje. Ti diapirji so vroče točke v skorji. Zlasti koncept, da so plaščni oblaki fiksni drug glede na drugega in zasidrani na meji med jedrom in plaščem, bi nudil naravno razlago za časovno progresivne verige starejših vulkanov, ki se raztezajo iz nekaterih takšnih vročih točk, na primer verige podvodnih gora - Havajsko-cesarska veriga. Vendar pa paleomagnetni podatki kažejo, da so plaščni oblaki lahko povezani tudi z velikimi provincami z nizko strižno hitrostjo (LLSVP) in se premikajo relativno drug glede na drugega.
Trenutna teorija o plaščnem oblaku pravi, da se material in energija iz Zemljine notranjosti izmenjujeta s površinsko skorjo v dveh različnih in večinoma neodvisnih konvektivnih tokovih: kot je bilo prej teoretizirano in splošno sprejeto, prevladujoči, ustaljeni tektonski režim plošč, ki ga poganja konvekcija zgornjega plašča, predvsem pogrezanje hladnih litosferskih plošč nazaj v astenosfero. prekinjen, občasno prevladujoč režim prevračanja plašča, ki ga poganja konvekcija oblaka, ki prenaša toploto navzgor od meje med jedrom in plaščem v ozkem stebru. Ta drugi režim, čeprav pogosto prekinjen, je periodično pomemben pri nastanku gora in razpadu celin.
Hipoteza o oblaku je bila simulirana z laboratorijskimi poskusi v majhnih rezervoarjih, napolnjenih s tekočino, v zgodnjih 1970-ih. Termični ali kompozicijsko-fluidno-dinamični oblaki, ki so nastali na ta način, so bili predstavljeni kot modeli za veliko večje postulirane plaščne oblake. Na podlagi teh poskusov se zdaj predpostavlja, da plaščni oblak sestavljata dva dela: dolg tanek kanal, ki povezuje vrh oblaka z njegovim dnom, in čebulasta glava, ki se širi, ko se oblak dviga. Celotna struktura je podobna gobi. Čebulasta glava termičnih oblakov nastane, ker se vroč material premika navzgor skozi kanal hitreje, kot se sam oblak dviga skozi okolico. V poznih 1980-ih in 1990-ih so poskusi s termičnimi modeli pokazali, da lahko čebulasta glava s širjenjem potegne vase del sosednjega plašča.
Velikost in pojavnost gobastih plaščnih oblakov je mogoče napovedati s teorijo prehodne nestabilnosti Tana in Thorpa. Teorija napoveduje gobaste plaščne oblake z glavami premera približno 2000 km, ki imajo kritični čas (čas od začetka segrevanja spodnjega plašča do nastanka perjanice) približno 830 milijonov let za toplotni tok jedra plašča 20 mW/m2, medtem ko je čas cikla (čas med dogodki nastanka perjanice) približno 2000 milijonov let. Predvideva se, da bo število plaščnih oblakov približno 17.
Ko glava oblaka naleti na dno litosfere, se pričakuje, da se bo sploščila ob to oviro in se bo podvrgla obsežnemu dekompresijskemu taljenju, pri čemer bo tvorila velike količine bazaltne magme. Nato lahko izbruhne na površje. Numerično modeliranje napoveduje, da se bosta taljenje in izbruh odvijala v več milijonih let. Ti izbruhi so povezani s poplavnimi bazalti, čeprav mnogi od njih izbruhnejo v veliko krajših časovnih skalah (manj kot 1 milijon let). Primeri vključujejo Dekan Traps v Indiji, Siberian Traps v Aziji, bazalte/dolerite Karoo-Ferrar v Južni Afriki in Antarktiki, pasti Paraná in Etendeka v Južni Ameriki in Afriki (prej ena sama provinca, ločena z odprtino Južnega Atlantskega oceana) ter bazalte reke Columbia v Severni Ameriki. Poplavni bazalti v oceanih so znani kot oceanske planote in vključujejo planoto Ontong Java v zahodnem Tihem oceanu in planoto Kerguelen v Indijskem oceanu.
Ozek navpični kanal, za katerega se domneva, da povezuje glavo oblaka z mejo med jedrom in plaščem, naj bi zagotavljal neprekinjeno oskrbo z magmo v vročo točko. Ko se zgornja tektonska plošča premika čez to vročo točko, se pričakuje, da bo izbruh magme iz fiksnega oblaka na površje oblikoval verigo vulkanov, ki je vzporedna z gibanjem plošč. Veriga Havajskih otokov v Tihem oceanu je arhetipski primer. Nedavno je bilo odkrito, da se vulkansko žarišče te verige sčasoma ni fiksiralo, zato se je pridružila skupini številnih tipskih primerov, ki ne kažejo ključne značilnosti, ki je bila prvotno predlagana.
Izbruh celinskih poplavnih bazaltov je pogosto povezan s celinskim riftingom in razpadom. To je privedlo do hipoteze, da plaščni oblaki prispevajo k celinskemu riftingu in nastanku oceanskih kotlin.
Kemija, toplotni tok in taljenje
Kemična in izotopska sestava bazaltov, ki jih najdemo na vročih točkah, se nekoliko razlikuje od bazaltov srednjeoceanskega hrbta. Ti bazalti, imenovani tudi oceanski otoški bazalti (OIB), so analizirani glede na njihovo radiogeno in stabilno izotopsko sestavo. V radiogenih izotopskih sistemih prvotno subducirani material ustvarja divergentne trende, imenovane komponente plašča. Identificirane komponente plašča so DMM (plašč osiromašenega bazalta srednjeoceanskega hrbta (MORB)), HIMU (plašč z visokim razmerjem U/Pb), EM1 (obogaten plašč 1), EM2 (obogaten plašč 2) in FOZO (fokusno območje). Ta geokemični podpis izhaja iz mešanja materialov blizu površja, kot so subdukcijske plošče in kontinentalni sedimenti, v viru plašča. Za to obstajata dve konkurenčni razlagi. V kontekstu plaščnega oblaka se domneva, da je bila material blizu površja prenesen do meje med jedrom in plaščem s subdukcijskimi ploščami in da je bila prenesen nazaj na površje z oblakom. V kontekstu hipoteze plošč se subdukcijska snov večinoma recirkulira v plitvem plašču in od tam izsesava z vulkani.
Stabilni izotopi, kot je Fe, se uporabljajo za sledenje procesom, ki jih dvigajoča se snov doživlja med taljenjem.
Obdelava oceanske skorje, litosfere in sedimentov skozi subdukcijsko cono loči vodotopne elemente v sledovih (npr. K, Rb, Th) od nepremičnih elementov v sledovih (npr. Ti, Nb, Ta), s čimer se nepremični elementi koncentrirajo v oceanski plošči (vodotopni elementi se dodajajo skorji v vulkanih z otoškim lokom). Seizmična tomografija kaže, da se subducirane oceanske plošče pogrezajo do dna prehodne cone plašča na globini 650 km. Subdukcija v večje globine je manj zanesljiva, vendar obstajajo dokazi, da se lahko pogrezajo do srednjih globin spodnjega plašča na globini približno 1500 km.
Predpostavlja se, da je vir plaščnih oblakov meja med jedrom in plaščem na globini 3000 km. Ker je prenos snovi čez mejo med jedrom in plaščem majhen, mora prenos toplote potekati s prevodnostjo, z adiabatnimi gradienti nad in pod to mejo. Meja med jedrom in plaščem je močna toplotna (temperaturna) diskontinuiteta. Temperatura jedra je približno 1000 stopinj Celzija višja od temperature plašča, ki ga prekriva. Predpostavlja se, da se oblaki dvigajo, ko se osnova plašča segreva in postaja bolj vzgojena.
Predpostavlja se, da se oblaki dvigajo skozi plašč in se začnejo delno taliti, ko dosežejo plitvo globino v astenosferi zaradi dekompresijskega taljenja. To bi ustvarilo velike količine magme. Ta talina se dvigne na površje in izbruhne ter tvori vroče točke.
Spodnji plašč in jedro
Najizrazitejši znani toplotni kontrast v globokem plašču (1000 km) je na meji med jedrom in plaščem pri 2900 km. Prvotno so domnevali, da se plaščni oblaki dvigajo iz te plasti, ker so se domnevale vroče točke, za katere se domneva, da so njihov površinski izraz, fiksne druga glede na drugo. To je zahtevalo, da so oblaki izvirali izpod plitke astenosfere, za katero se domneva, da hitro teče kot odziv na gibanje zgornjih tektonskih plošč. V globokem delu Zemlje ni nobene druge znane večje toplotne mejne plasti, zato je bila meja med jedrom in plaščem edini kandidat.
Osnova plašča je znana kot plast D″, seizmološka podrazdelitev Zemlje. Zdi se, da se sestavno razlikuje od zgornjega plašča in lahko vsebuje delno talino.
V spodnjem plašču pod Afriko in pod osrednjim Pacifikom obstajata dve zelo široki, veliki provinci z nizko strižno hitrostjo. Predpostavlja se, da se oblaki dvigajo z njihove površine ali robov. Njihove nizke seizmične hitrosti naj bi nakazovale, da so relativno vroči, čeprav je bilo nedavno dokazano, da so njihove nizke hitrosti valov posledica visoke gostote, ki jo povzroča kemična heterogenost.
Dokazi za teorijo Nekateri pogosti in osnovni dokazi, navedeni v podporo teoriji, so linearne vulkanske verige, žlahtni plini, geofizikalne anomalije in geokemija.
Linearne vulkanske verige Starostno progresivna porazdelitev Havajsko-cesarske podvodne verige je bila pojasnjena kot posledica fiksnega, globokoplaščnega oblaka, ki se dviga v zgornji plašč, delno tali in povzroča nastanek vulkanske verige, ko se plošča premika nad glavo glede na fiksni vir oblaka. Druge vroče točke s časovno progresivnimi vulkanskimi verigami za njimi so Réunion, Čagosko-lakadivski greben, podmorska veriga Louisville, greben Ninety East ter Kerguelenska vroča točka, vroča točka Tristan in Yellowstonska vroča točka.
Čeprav obstajajo dokazi, da so zgoraj naštete verige časovno progresivne, je bilo dokazano, da niso fiksne druga glede na drugo. Najbolj izjemen primer tega je Cesarska veriga, starejši del havajskega sistema, ki je nastal z migracijo vroče točke poleg gibanja plošč. Drug primer so Kanarski otoki na severovzhodu Afrike v Atlantskem oceanu.
Žlahtni plin in drugi izotopi
Helij-3 je primordialni izotop, ki je nastal v velikem poku. Zelo malo ga je nastalo in od takrat je bilo na Zemljo dodanih z drugimi procesi le malo. Helij-4 vsebuje primordialno komponento, vendar nastane tudi z naravnim radioaktivnim razpadom elementov, kot sta uran in torij. Sčasoma se helij v zgornji atmosferi izgublja v vesolje. Tako se je Zemlja postopoma izčrpavala s helijem in 3He se ne nadomešča kot 4He. Posledično se je razmerje 3He/4He na Zemlji sčasoma zmanjšalo.
Nenavadno visoke vrednosti 3He/4He so bile opažene v nekaterih, vendar ne v vseh vročih točkah. To je razloženo z oblaki, ki se dotaknejo globokega, primordialnega rezervoarja v spodnjem plašču, kjer so se prvotna, visoka razmerja 3He/4He ohranila skozi geološki čas.
Za druge elemente, npr. osmij, se domneva, da so sledilniki snovi, ki izvirajo iz bližine Zemljinega jedra, v bazaltih na oceanskih otokih. Vendar za to doslej ni prepričljivih dokazov.
Geofizikalne anomalije
Hipoteza o oblaku je bila preizkušena z iskanjem geofizikalnih anomalij, za katere se predvideva, da so z njim povezane. Te vključujejo toplotne, seizmične in višinske anomalije. Toplotne anomalije so neločljivo povezane z izrazom vroča točka. Meriti jih je mogoče na številne različne načine, vključno s površinskim toplotnim tokom, petrologijo in seizmologijo. Toplotne anomalije povzročajo anomalije v hitrostih seizmičnih valov, žal pa tudi sestava in delno taljenje. Posledično hitrosti valov ni mogoče preprosto in neposredno uporabiti za merjenje temperature, temveč je treba uporabiti bolj sofisticirane pristope.