Innhold
- Opprinnelsen til Hawaiiøyene
- Platetektonikk og Hawaiian Hot Spot
- (1) Divergente grenser
- (2) Konvergente grenser
- (3) Transformere grenser
- Jordskjelv og vulkaner på tallerkengrenser
- Hypotesen om "Hot Spot"
- Hvor dype er hot spots?
- Flytter du hot spots?
- Hawaii-keiserkjeden
- Øyenes alder
Pacific Basin Map: Kart over Stillehavsområdet som viser plasseringen av Hawaiian Ridge-Emperor Seamount Chain og Aleutian Trench. Basiskart fra "Denne dynamiske planeten."
Opprinnelsen til Hawaiiøyene
Hawaiiøyene er toppen av gigantiske vulkanske fjell dannet av utallige utbrudd av flytende lava gjennom flere millioner år; noen tårn mer enn 30.000 fot over havbunnen. Disse vulkanske toppene som stiger over havoverflaten representerer bare den lille, synlige delen av en enorm ubåtrygg, Hawaiian Ridge — Emperor Seamount Chain, sammensatt av mer enn 80 store vulkaner.
Denne rekkevidden strekker seg over stillehavsbunnen fra Hawaiiøyene til Aleutian-grøften. Lengden på Hawaiian Ridge-segmentet alene, mellom Island of Hawaii og Midway Island i nordvest, er omtrent 1600 miles, omtrent avstanden fra Washington, D.C., til Denver, Colorado. Mengden lava som brøt ut for å danne denne enorme ryggen, omtrent 186 000 kubikk miles, er mer enn nok til å dekke delstaten California med et lag på en kilometer tykk.
Typer plategrenser: Blokkdiagrammer av divergerende, konvergente og transformerende plategrenser.
Platetektonikk og Hawaiian Hot Spot
På begynnelsen av 1960-tallet dukket de beslektede konseptene "havbunnsspredning" og "platetektonikk" frem som kraftige nye hypoteser som geologer brukte for å tolke funksjonene og bevegelsene til jordas overflatelag. I henhold til platetektonisk teori består jordens stive ytre lag, eller "litosfæren" av omtrent et dusin plater eller plater, hver i gjennomsnitt 50 til 100 mil tykk. Disse platene beveger seg relativt til hverandre i gjennomsnittlige hastigheter på noen få centimeter per år - omtrent like raskt som menneskelige negler vokser. Forskere kjenner igjen tre vanlige typer grenser mellom disse bevegelige platene (se diagrammer):
(1) Divergente grenser
Tilstøtende plater trekker fra hverandre, for eksempel ved Mid-Atlantic Ridge, som skiller Nord- og Sør-Amerika Pates fra Eurasia og Africa Plates. Dette å trekke fra hverandre forårsaker "havbunnsspredning" som nytt materiale fra det underliggende mindre stive laget, eller "asthenosphere", fyller sprekkene og legger til disse havplatene. Se: Undervisning om forskjellige grenseplater.
(2) Konvergente grenser
To plater beveger seg mot hverandre, og den ene blir dratt ned (eller "subducted") under den andre. Konvergente plategrenser kalles også "subduksjonssoner" og er karakterisert av Aleutian-grøften, der Pacific Plate blir underundert under Nord-Amerika-platen. Mount St. Helens (sørvest i Washington) og Fuji-fjellet (Japan) er utmerkede eksempler på vulkaner i subduksjonssonen som dannes langs konvergente plategrenser. Se: Lære om konvergente plategrenser.
(3) Transformere grenser
En plate glir horisontalt forbi en annen. Det mest kjente eksemplet er det jordskjelvutsatte San Andreas Fault Zone i California, som markerer grensen mellom Stillehavet og Nord-Amerika. Se: Lære om transformasjonsplatergrenser.
Tektoniske plater og aktive vulkaner i verden: De fleste aktive vulkaner er lokalisert langs eller nær grensene til jordene som skifter tektoniske plater. Hawaiiske vulkaner forekommer imidlertid midt i Stillehavsplaten og dannes av vulkanisme over Hawaii "Hot Spot" (se tekst). Bare noen av jordene mer enn 500 aktive vulkaner er vist her (røde trekanter). USGS Image. Klikk for å forstørre.
Jordskjelv og vulkaner på tallerkengrenser
Nesten alle verdens jordskjelv og aktive vulkaner oppstår langs eller i nærheten av grensene til jordskiftene. Hvorfor er Hawaii-vulkanene plassert midt i Pacific Plate, mer enn 2000 miles fra nærmeste grense med noen annen tektonisk plate? Tilhengerne av platetektonikk hadde til å begynne med ingen forklaring på forekomsten av vulkaner i plateinnredningen ("intraplate" vulkanisme).
Hypotesen om "Hot Spot"
I 1963 ga J. Tuzo Wilson, en kanadisk geofysiker, en genial forklaring innenfor rammen av platetektonikk ved å foreslå hypotesen om "hot spot". Wilsons hypotese har kommet til å bli akseptert bredt, fordi den stemmer godt overens med mye av de vitenskapelige dataene om lineære vulkaniske øykjeder i Stillehavet generelt - og Hawaii-øyene spesielt.
Hvor dype er hot spots?
I følge Wilson gjenspeiler den særegne lineære formen til Hawaiian-Emperor Chain den progressive bevegelsen av Pacific Plate over en "dyp" og "fast" hot spot. De siste årene har forskere diskutert om den faktiske dybden (e) på Hawaiian og andre jordens hot spots. Strekker de seg bare noen hundre mil under litosfæren? Eller strekker de seg ned tusenvis av miles, kanskje til jordens kjernemantelgrense?
Flytter du hot spots?
Mens forskere generelt er enige om at hot spots er faste i posisjon i forhold til de raskere bevegelige overstyrende platene, har noen nyere studier vist at hot spots kan vandre sakte over geologisk tid. Uansett smelter Hawaiian hot spot delvis regionen rett under den overordnede Pacific Plate, og produserer små, isolerte klatter av smeltet bergart (magma). Mindre tett enn den omkringliggende solide fjellet, kommer magmaklumpene sammen og stiger flytende gjennom strukturelt svake soner og til slutt bryter ut som lava på havbunnen for å bygge vulkaner.
Hawaii-keiserkjeden
I løpet av et spenn på rundt 70 millioner år har de kombinerte prosessene med magdannelse, utbrudd og kontinuerlig bevegelse av stillehavsplaten over det stasjonære hotspotet forlatt sporet av vulkaner over havbunnen som vi nå kaller Hawaiian-Emperor Chain. En skarp sving i kjeden rundt 2200 mil nordvest for øya Hawaii ble tidligere tolket som en stor endring i retning av platebevegelse for rundt 43-45 millioner år siden (Ma), som antydet av vulkanenees alder som braketter svingen .
Nyere studier tyder imidlertid på at det nordlige segmentet (Emperor Chain) ble dannet når det hotte stedet beveget seg sørover til omtrent 45 Ma da det ble fikset. Deretter rådde nordvestlig platebevegelse, noe som resulterte i dannelsen av Hawaiian Ridge "nedstrøms" fra hotspot.
Hawaiian Hot Spot: En avskåret utsikt langs den hawaiiske øykjeden som viser den utledede mantelplymen som har matet Hawaii-heten på den overordnede stillehavsplaten. De geologiske tidsalder for den eldste vulkanen på hver øy (Ma = for millioner av år siden) er gradvis eldre mot nordvest, i samsvar med hot spot-modellen for opprinnelsen til Hawaiian Ridge-Emperor Seamount Chain. Endret fra bilde av Joel E. Robinson, USGS, i "This Dynamic Planet" -kartet over Simkin og andre, 2006.
Loihi Seamount: En aktiv ubåtvulkan utenfor sørkysten av Big Island of Hawaii. Creative Commons-bilde av Kmusser. Klikk for å forstørre.
Øyenes alder
Øya Hawaii er den sørøstligste og yngste øya i kjeden. Den sørøstligste delen av øya Hawaii ligger for øyeblikket over det hotte stedet og tapper fremdeles magma-kilden for å mate de aktive vulkanene. Löihi Seamount, den aktive ubåtvulkanen utenfor Hawaii sørkysten, kan markere begynnelsen på sonen for magdannelse på den sørøstlige kanten av det hete stedet. Med det andre unntaket av Maui, har de andre Hawaiiske øyene beveget seg nordvestover utover det varme stedet - de ble suksessivt avskåret fra den vedvarende magma-kilden og er ikke lenger vulkansk aktive.
Den progressive nordvestlige avdrift av øyene fra deres opprinnelsessted over det hete stedet vises godt av tidene til de viktigste lavastrømmene på de forskjellige Hawaiiske øyene fra nordvest (eldst) til sørøst (yngst), gitt i millioner av år: Niihau og Kauai, 5,6 til 3,8; Oahu, 3,4 til 2,2; Molokai, 1,8 til 1,3; Maui, 1,3 til 0,8; og Hawaii, mindre enn 0,7 og vokser fremdeles.
Selv for Island of Hawaii alene, er de relative aldrene på de fem vulkanene forenelige med hot spot-teorien (se kart, side 3). Kohala, på det nordvestlige hjørnet av øya, er den eldste etter å ha sluttet med utbrudd av aktivitet for omtrent 120 000 år siden. Den nest eldste er Mauna Kea, som sist brøt ut for rundt 4000 år siden; neste er Hualälai, som bare har hatt et utbrudd (1800-1801) i skriftlig historie. Til slutt har både Mauna Loa og Kïlauea vært kraftig og gjentatte ganger de siste to århundrene. Fordi den vokser på den sørøstlige flanken til Mauna Loa, antas Kïlauea å være yngre enn sin enorme nabo.
Størrelsen på det hawaiiske hotspotet er ikke godt kjent, men det er antagelig stort nok til å omfatte og mate de for tiden aktive vulkanene Mauna Loa, Kïlauea, Löihi og muligens også Hualälai og Haleakalä. Noen forskere har estimert det hotte stedet på Hawaii til å være omtrent 200 mil over, med mye smalere vertikale passasjer som mater magma til de enkelte vulkanene.