Tartalom
- A Hawaii-szigetek eredete
- Plate Tectonics és a Hawaii Hot Spot
- (1) Különböző határok
- (2) Konvergens határok
- (3) A határok átalakítása
- Földrengések és vulkánok a tányér határain
- A "Hot Spot" hipotézis
- Mennyire mélyek a meleg foltok?
- A forró foltok mozognak?
- A hawaii császári lánc
- A szigetek kora
Csendes-óceáni medence térkép: A Csendes-óceán medence térképe, amely bemutatja a hawaii gerinc-császár parti láncának és az aleutikus ároknak a helyét. Az "Ez a dinamikus bolygó" alaptérképe.
A Hawaii-szigetek eredete
A Hawaii-szigetek a hatalmas vulkáni hegyek teteje, amelyet több millió év alatt számtalan folyékony lávakitörés képez; néhány torony a tengerfenék felett több mint 30.000 lábnyira van. Ezek az óceán felszíne fölé emelkedő vulkáni csúcsok csak egy hatalmas tengeralattjáró gerincének, a Hawaii gerinc – császár tengerparti láncának apró, látható részét képviselik, amely több mint 80 nagy vulkánból áll.
Ez a tartomány a Csendes-óceán fenekén húzódik, a Hawaii-szigetektől az Aleut-árokig. Egyedül a Hawaiian Ridge szegmens hossza, a Hawaii-sziget és a Midway-sziget között északnyugatra, körülbelül 1600 mérföld, nagyjából távolság Washington DC-től a Colorado-i Denverig. A hatalmas gerinc kialakulásához kitört lávamennyiség, körülbelül 186 000 köbméter, elegendő ahhoz, hogy Kaliforniai Államot 1 mérföld vastag réteggel borítsa.
A lemezhatárok típusai: Blokkdiagramok az eltérő, konvergencia és transzformációs lemezhatárokról.
Plate Tectonics és a Hawaii Hot Spot
Az 1960-as évek elején a "tengerfenék elterjedése" és a "lemeztektonika" kapcsolódó fogalmak új, erős hipotézisekként merültek fel, amelyeket a geológusok használtak a Föld felszíni rétegének jellemzőinek és mozgásának értelmezésére. A lemeztektonikus elmélet szerint a Föld merev külső rétege, vagyis "litoszféra" körülbelül egy tucat lapból vagy lemezből áll, amelyek mindegyike átlagosan 50-100 mérföld vastag. Ezek a lemezek mozognak egymással szemben átlagosan néhány hüvelyk sebességgel évente - körülbelül olyan gyorsan, mint az emberi körmök. A tudósok felismerik a mozgó lemezek közötti három általános típusú határt (lásd az ábrákat):
(1) Különböző határok
A szomszédos lemezek széthúzódnak, például a Közép-atlanti hegygerincen, amely elválasztja az Észak- és Dél-Amerika Pateseket az Eurázsia és Afrika lemezektől. Ez az elválasztás „tengerfenék elterjedését” okozza, mivel az alapanyag kevésbé merev rétegéből származó új anyag, vagyis „asztenoszféra” kitölti a repedéseket, és hozzáadja ezeket az óceáni tányérokat. Lásd: Az eltérő lemezhatárok ismertetése.
(2) Konvergens határok
Két lemez mozog egymás felé, az egyiket lefelé húzzák (vagy "aláhúzzák") a másik alá. Az egymáshoz hasonló tányérhatárokat "szubdukciós zónáknak" is nevezzük, és az Aleut árok jellemzik őket, ahol a Csendes-óceáni tányér aláveszik az Észak-Amerika lemez alatt. A St. Helens-hegy (Washington délnyugati részén) és a Fuji-hegység (Japán) kiváló példák a szubdukciós övezet vulkánjaira, amelyek a konvergens tányérhatárok mentén képződnek. Lásd: A konvergens lemezhatárok ismertetése.
(3) A határok átalakítása
Az egyik lemez vízszintesen elcsúszik a másik felett. A legismertebb példa a kaliforniai földrengés-sújtott San Andreas hibazóna, amely jelzi a határot a Csendes-óceán és az Észak-Amerika lemezek között. Lásd: A transzformációs lemezhatárok ismertetése.
Tektonikus lemezek és aktív vulkánok a világon: A legtöbb aktív vulkán a tektonikus lemezeket mozgató Föld határain vagy azok közelében helyezkedik el. A hawaii vulkánok azonban a Csendes-óceán fenekének közepén fordulnak elő, és a hawaii "forró folt" felett vulkanizmus formálja őket (lásd a szöveget). A Földön csak néhány, több mint 500 aktív vulkán látható itt (piros háromszögek). USGS kép. Kattints a kinagyításhoz.
Földrengések és vulkánok a tányér határain
Szinte az összes világ földrengése és aktív vulkánja a Föld eltolódó lemezeinek határai mentén vagy azok közelében történik. Akkor miért helyezkednek el a hawaii vulkánok a Csendes-óceán középső részén, több mint 2000 mérföldre a legközelebbi határtól bármely más tektonikus lemezhez képest? A lemeztektonika támogatói először nem magyarázták a vulkánok előfordulását a lemez belsejében ("belső lemez" vulkanizmus).
A "Hot Spot" hipotézis
Aztán 1963-ban J. Tuzo Wilson, egy kanadai geofizikus, zseniális magyarázatot adott a lemeztektonika keretein belül, és egy „hot spot” hipotézist javasolt. A Wilson-féle hipotézist széles körben elfogadták, mivel jól egyetért a Csendes-óceán általában véve - és különösen a Hawaii-szigetekkel kapcsolatos lineáris vulkanikus szigetláncokkal kapcsolatos tudományos adatokkal.
Mennyire mélyek a meleg foltok?
Wilson szerint a hawaii-császári lánc jellegzetes lineáris alakja tükrözi a Csendes-óceán tányér fokozatos mozgását egy "mély" és "rögzített" forró ponton. Az utóbbi években a tudósok vitatkoztak a hawaii és más Föld forró pontok tényleges mélységéről. Csak néhány száz mérföldnyire terjednek ki a litoszféra alatt? Vagy ezer mérföldekig terjednek, talán a Föld mag-köpeny határáig?
A forró foltok mozognak?
Ugyanakkor, bár a tudósok általánosságban egyetértenek abban, hogy a forró pontok a helyzetben vannak a gyorsan mozgó felüljáró lemezekhez viszonyítva, néhány újabb tanulmány kimutatta, hogy a forró pontok lassan vándorolhatnak át a geológiai idő alatt. Mindenesetre a hawaii forró folt részben megolvasztja a közvetlenül a felüljáró csendes-óceáni tányér alatti régiót, kis, elkülönített foltokból olvadt kőzetet (magma) hozva létre. Kevésbé sűrű, mint a környező szilárd kőzet, a magmafoltok összegyűlnek, és felhajtó erővel emelkednek át a szerkezetileg gyenge övezeteken keresztül, és végül lávaként kitörnek az óceán fenekére, hogy vulkánokat építsenek.
A hawaii császári lánc
Körülbelül 70 millió év alatt a csendes-óceáni tágulás kialakulásának, kitörésének és folyamatos mozgásának a helyhez kötött forró ponton keresztül az óceán fenekén lévő vulkánok nyomát hagyták, amelyet most Hawaii-császári láncnak hívunk. A lánc éles hajlítását a Hawaii-szigettől körülbelül 2200 mérföldnyire északnyugatra, korábban a lemezmozgás irányának jelentős változásaként értelmezték 43–45 millió évvel ezelőtt (Ma), amint azt a vulkánok kora véget vet a kanyarban .
A legújabb tanulmányok azonban azt sugallják, hogy az északi szegmens (a császári lánc), amikor a forró pont dél felé haladt, kb. 45 Ma-ig, amikor rögzültek. Ezt követően északnyugati tányérmozgás uralkodott, amelynek eredményeként a hotspotból "downstream" alakult ki a hawaii gerinc.
Hawaii forró pont: Vágott nézet a hawaii-szigeti lánc mentén, amely azt a következtetett köpenycsíkot mutatja be, amely a hawaii forró pontot táplálta az uralkodó Csendes-óceáni lemezen. Az egyes szigeteken a legrégebbi vulkán (Ma = millió évvel ezelőtti) geológiai korszakai északnyugatra egyre öregebbek, összhangban a hawaii gerinc-császár tengerparti láncának forrásainak modelljével. Joel E. Robinson, USGS képe alapján módosítva, Simkin és mások "Ez a dinamikus bolygó" térképén, 2006.
Loihi tengerpart: Aktív tengeralattjáró vulkán a Hawaii Big Island déli partján. Creative Commons kép: Kmusser. Kattints a kinagyításhoz.
A szigetek kora
Hawaii-sziget a lánc délkeleti legfiatalabb és legfiatalabb szigete. A Hawaii-sziget délkeleti részén jelenleg fekszik a forró pont, és még mindig megérinti a magma forrást, hogy táplálja az aktív vulkánjait. A Löihi tengerpart, a Hawaii-szigetek déli partjainál található aktív tengeralattjáró vulkán jelölheti a magmaképződés övezetének kezdőpontját a forró pont délkeleti szélén. A Maui esetleges kivételével a többi hawaii-sziget északnyugatra elmozdult a forró ponton túl - egymást követve levágták a tartós magma forrást, és már nem voltak vulkanikusan aktívak.
A szigetek fokozatos északnyugati sodródását származási helyükről a forró pont felett jól szemlélteti a különféle Hawaii-szigeteken folyó fő lávaáramlás kora északnyugattól (legrégebbi) délkeletig (legfiatalabb), millió években megadva: Niihau és Kauai, 5,6-3,8; Oahu, 3,4–2,2; Molokai, 1,8-1,3; Maui, 1,3–0,8; és Hawaii, kevesebb mint 0,7, és még mindig növekszik.
Még önmagában a Hawaii-sziget esetében is öt vulkánjának relatív életkora összeegyeztethető a hot-spot elmélettel (lásd térkép, 3. oldal). Kohala, a sziget északnyugati sarkában, a legrégebbi, kb. 120 000 évvel ezelőtt abbahagyta a kitörő tevékenységet. A második legrégebbi Mauna Kea, amely utoljára 4000 évvel ezelőtt tört ki; a következő Hualälai, amelynek csak egyetlen kitörése volt (1800-1801) az írott történelemben. Végül, a Mauna Loa és a Kïlauea is erőteljesen és ismételten aktívak voltak az elmúlt két évszázadban. Mivel a Mauna Loa délkeleti oldalán nő, Kïlauea fiatalabbnak tartja a hatalmas szomszédját.
A hawaii forró pont mérete nem ismert, de feltehetően elég nagy ahhoz, hogy körülvéve és táplálja a Mauna Loa, Kïlauea, Löihi és esetleg Hualälai és Haleakalä vulkánjait. Egyes tudósok úgy becsülik, hogy a hawaii forró pont körülbelül 200 mérföldes átmérőjű, sokkal keskenyebb függőleges átjárókkal, amelyek a magmát táplálják az egyes vulkánok számára.