Содержание
- Происхождение Гавайских островов
- Тектоника плит и гавайская горячая точка
- (1) расходящиеся границы
- (2) Конвергентные границы
- (3) Преобразование границ
- Землетрясения и вулканы на границах плит
- Гипотеза "горячей точки"
- Насколько глубоки горячие точки?
- Движутся ли горячие точки?
- Гавайско-Императорская цепь
- Возраст островов
Карта Тихоокеанского бассейна: Карта Тихоокеанского бассейна, показывающая расположение цепи Гавайского хребта-Императора Подводной горы и Алеутского желоба. Базовая карта от "Эта Динамическая Планета".
Происхождение Гавайских островов
Гавайские острова - это вершины гигантских вулканических гор, образованных бесчисленными извержениями жидкой лавы в течение нескольких миллионов лет; какая-то башня на высоте более 30 000 футов над морским дном. Эти вулканические пики, возвышающиеся над поверхностью океана, представляют собой лишь крошечную видимую часть огромного подводного хребта, Гавайского хребта - цепь Императора Подводной горы, состоящую из более чем 80 крупных вулканов.
Этот диапазон простирается через дно Тихого океана от Гавайских островов до Алеутского желоба. Длина одного сегмента Гавайского хребта, между островом Гавайи и островом Мидуэй на северо-западе, составляет около 1600 миль, что примерно равно расстоянию от Вашингтона, округ Колумбия, до Денвера, штат Колорадо. Количество лавы, извергаемой для формирования этого огромного хребта, около 186 000 кубических миль, более чем достаточно для покрытия штата Калифорния слоем толщиной в 1 милю.
Типы границ плит: Блок-схемы расходящихся, сходящихся и трансформирующихся границ пластин.
Тектоника плит и гавайская горячая точка
В начале 1960-х годов родственные понятия «распространение морского дна» и «тектоника плит» стали мощными новыми гипотезами, которые геологи использовали для интерпретации особенностей и движений поверхностного слоя Земли. Согласно тектонической теории плит, жесткий внешний слой Земли, или «литосфера», состоит из примерно дюжины плит или плит, каждая из которых имеет толщину в среднем от 50 до 100 миль. Эти пластины движутся относительно друг друга со средней скоростью в несколько дюймов в год - примерно так же быстро, как растут человеческие ногти. Ученые распознают три общих типа границ между этими движущимися пластинами (см. Схемы):
(1) расходящиеся границы
Соседние плиты раздвигаются, например, на Срединно-Атлантическом хребте, который отделяет Паты Северной и Южной Америки от плит Евразии и Африки. Это раздвигание вызывает «распространение морского дна», поскольку новый материал из нижележащего менее жесткого слоя, или «астеносфера», заполняет трещины и добавляет к этим океаническим пластинам. См .: Учение о расходящихся границах плит.
(2) Конвергентные границы
Две пластины движутся навстречу друг другу, и одна перетаскивается вниз (или «опускается») под другую. Конвергентные границы плит также называются «зонами субдукции» и характеризуются Алеутской впадиной, где Тихоокеанская плита подразделяется под плитой Северной Америки. Гора Сент-Хеленс (юго-запад Вашингтона) и Фудзи (Япония) являются прекрасными примерами вулканов зоны субдукции, образованных вдоль границ сходящихся плит. См .: Учение о сходящихся границах пластин.
(3) Преобразование границ
Одна тарелка скользит горизонтально мимо другой. Наиболее известным примером является подверженная землетрясению зона разлома Сан-Андреас в Калифорнии, которая отмечает границу между Тихоокеанской и Северной Америкой плит. См .: Учение о границах преобразования пластин.
Тектонические плиты и действующие вулканы мира: Большинство действующих вулканов расположены вдоль или вблизи границ Земл, сдвигающих тектонические плиты. Гавайские вулканы, однако, происходят в середине Тихоокеанской плиты и образованы вулканизмом над гавайской «горячей точкой» (см. Текст). Только на некоторых землях более 500 действующих вулканов показаны здесь (красные треугольники). USGS Image. Нажмите, чтобы увеличить.
Землетрясения и вулканы на границах плит
Почти все землетрясения и активные вулканы в мире происходят вдоль или вблизи границ плит, сдвигающих Землю. Почему тогда гавайские вулканы расположены в центре Тихоокеанской плиты, более чем в 2000 милях от ближайшей границы с любой другой тектонической плитой? Сторонники тектоники плит вначале не имели объяснения возникновению вулканов внутри плит («внутриплитный» вулканизм).
Гипотеза "горячей точки"
Затем в 1963 году канадский геофизик Дж. Тузо Уилсон дал гениальное объяснение в рамках тектоники плит, предложив гипотезу «горячей точки». Гипотеза Вильсона получила широкое признание, поскольку она хорошо согласуется со многими научными данными о линейных цепях вулканических островов в Тихом океане в целом и на Гавайских островах в частности.
Насколько глубоки горячие точки?
По словам Уилсона, характерная линейная форма Гавайско-Императорской цепи отражает прогрессивное движение Тихоокеанской плиты по «глубокой» и «фиксированной» горячей точке. В последние годы ученые спорят о фактической глубине (ях) Гавайских и других горячих точках Земли. Они простираются только на несколько сотен миль ниже литосферы? Или они простираются на тысячи миль, возможно, до границы ядра и мантии Земли?
Движутся ли горячие точки?
Кроме того, в то время как ученые в целом согласны с тем, что горячие точки фиксируются на месте относительно быстро движущихся перекрывающих пластин, некоторые недавние исследования показали, что горячие точки могут медленно мигрировать в течение геологического времени. В любом случае, горячая точка Гавайских островов частично тает в области чуть ниже главной Тихоокеанской плиты, образуя небольшие изолированные капли расплавленной породы (магмы). Менее плотные, чем окружающие твердые породы, магматические сгустки собираются вместе и плавно поднимаются через структурно слабые зоны и в конечном итоге извергаются как лава на дно океана, чтобы построить вулканы.
Гавайско-Императорская цепь
В течение примерно 70 миллионов лет комбинированные процессы формирования магмы, извержения и непрерывного движения Тихоокеанской плиты над стационарной горячей точкой оставили след вулканов через дно океана, которое мы теперь называем Гавайской цепью императора. Резкий изгиб цепи примерно в 2200 милях к северо-западу от острова Гавайи ранее интерпретировался как серьезное изменение в направлении движения плит около 43-45 миллионов лет назад (млн. Лет назад), что подтверждается возрастом вулканов, ограничивающих изгиб. ,
Однако недавние исследования показывают, что северный сегмент (цепь Императора), сформировавшийся в качестве горячей точки, двигался на юг примерно до 45 млн. Лет, когда он стал неподвижным. После этого преобладало движение северо-западных плит, в результате чего образовался Гавайский хребет «вниз по течению» от горячей точки.
Гавайская горячая точка: Вид в разрезе вдоль цепи островов Гавайских островов, показывающий предполагаемый шлейф мантии, который питал гавайскую горячую точку на главной Тихоокеанской плите. Геологический возраст самого старого вулкана на каждом острове (Ma = миллионы лет назад) постепенно стареет к северо-западу, что согласуется с моделью горячей точки для происхождения цепи Гавайского хребта-Императора Подводной горы. Модифицировано по изображению Джоэла Е. Робинсона, USGS, на карте Симкина "Эта динамическая планета" и др., 2006.
Подводная гора Лоихи: Действующий подводный вулкан у южного побережья Большого острова Гавайев. Изображение Creative Commons от Kmusser. Нажмите, чтобы увеличить.
Возраст островов
Остров Гавайи - самый юго-восточный и самый молодой остров в цепи. Самая юго-восточная часть острова Гавайи в настоящее время перекрывает горячую точку и до сих пор использует источник магмы для питания действующих вулканов. Подводная гора Лойхи, действующий подводный вулкан у южного побережья острова Гавайи, может ознаменовать начало зоны образования магмы на юго-восточном краю горячей точки. За возможным исключением Мауи, другие Гавайские острова переместились на северо-запад за пределы горячей точки - они были последовательно отрезаны от источника магмы и больше не вулканически активны.
Прогрессивный дрейф островов с северо-запада от точки их происхождения над горячей точкой хорошо виден по возрастам основных потоков лавы на различных Гавайских островах с северо-запада (старейшего) до юго-востока (самого молодого), данных за миллионы лет: Ниихау и Кауаи - от 5,6 до 3,8; Оаху - от 3,4 до 2,2; Молокаи - от 1,8 до 1,3; Мауи, от 1,3 до 0,8; и Гавайи, менее 0,7 и продолжает расти.
Даже для одного только Гавайского острова относительный возраст его пяти вулканов совместим с теорией горячих точек (см. Карту, стр. 3). Кохала, расположенная в северо-западном углу острова, является самой старой, прекратив изверженную деятельность около 120 000 лет назад. Вторым старейшим является Мауна-Кеа, который в последний раз извергался около 4000 лет назад; Следующим является Хуалалай, который имел только одно извержение (1800-1801) в письменной истории. Наконец, и Мауна Лоа, и Килауэа активно и неоднократно активно действовали в последние два столетия. Поскольку он растет на юго-восточном фланге Мауна-Лоа, считается, что Килауэа моложе своего огромного соседа.
Размер гавайской горячей точки недостаточно известен, но, по-видимому, он достаточно велик, чтобы охватить действующие в настоящее время вулканы Мауна-Лоа, Килауэа, Лейхи и, возможно, также Хуалалай и Халеакаля. По оценкам некоторых ученых, горячая точка Гавайских островов имеет ширину около 200 миль и имеет гораздо более узкие вертикальные проходы, которые подают магму к отдельным вулканам.