Indhold
- Oprindelse af Hawaiiøerne
- Pladetektonik og Hawaiian Hot Spot
- (1) Divergente grænser
- (2) Konvergente grænser
- (3) Transformér grænser
- Jordskælv og vulkaner på pladegrænser
- Hypotesen om "Hot Spot"
- Hvor dybe er hot spots?
- Flytter hotspots?
- Hawaii-kejserkæden
- Øernes alder
Pacific Basin Map: Kort over Stillehavsområdet, der viser placeringen af Hawaiian Ridge-Emperor Seamount Chain og Aleutian Trench. Basiskort fra "Denne dynamiske planet."
Oprindelse af Hawaiiøerne
Hawaiiøerne er toppen af gigantiske vulkanske bjerge dannet af utallige udbrud af flydende lava gennem flere millioner år; nogle tårne mere end 30.000 fod over havbunden. Disse vulkanske toppe, der stiger over havoverfladen, repræsenterer kun den lille, synlige del af en enorm ubådryg, Hawaiian Ridge - Emperor Seamount Chain, sammensat af mere end 80 store vulkaner.
Denne række strækker sig over Stillehavets bund fra Hawaii-øerne til den Aleutiske grøft. Længden af Hawaiian Ridge-segmentet alene, mellem øen Hawaii og Midway Island mod nordvest, er ca. 1.600 miles, omtrent afstanden fra Washington, D.C., til Denver, Colorado. Mængden af lava, der brød ud for at danne denne enorme kam, ca. 186.000 kubik miles, er mere end nok til at dække staten Californien med et lag 1 mil tyk.
Typer af pladegrænser: Blokdiagrammer over divergerende, konvergente og transformer pladegrænser.
Pladetektonik og Hawaiian Hot Spot
I begyndelsen af 1960'erne fremkom de relaterede begreber "havbunden spredning" og "pladetektonik" som kraftfulde nye hypoteser, som geologer brugte til at fortolke egenskaber og bevægelser i jordoverfladen. I henhold til pladetektonisk teori består jordens stive ydre lag, eller "lithosfæren" af omkring et dusin plader eller plader, der i gennemsnit er 50 til 100 mil tykke. Disse plader bevæger sig i forhold til hinanden med en gennemsnitlig hastighed på nogle få inches om året - omtrent så hurtigt som menneskelige negle vokser. Forskere genkender tre almindelige typer af grænser mellem disse bevægelige plader (se diagrammer):
(1) Divergente grænser
Tilstødende plader trækkes fra hinanden, såsom ved Mid-Atlantic Ridge, der adskiller Nord- og Sydamerikapaterne fra Eurasia- og Afrikapladerne. Dette træk fra hinanden forårsager "havbunden spredning" som nyt materiale fra det underliggende mindre stive lag, eller "asthenosphere", fylder revnerne og tilføjer til disse oceaniske plader. Se: Undervisning om afvigende pladegrænser.
(2) Konvergente grænser
To plader bevæger sig mod hinanden, og den ene trækkes ned (eller "undervises") under den anden. Konvergente pladegrænser kaldes også "subduktionszoner" og typificeres af den Aleutiske grøft, hvor Pacific Plate subduceres under Nordamerikapladen. Mount St. Helens (sydvest for Washington) og Mount Fuji (Japan) er fremragende eksempler på vulkaner med subduktionszone dannet langs konvergente pladegrænser. Se: Undervisning om konvergente pladegrænser.
(3) Transformér grænser
En plade glider vandret forbi en anden. Det bedst kendte eksempel er det jordskælvsmæssige San Andreas Fault Zone i Californien, der markerer grænsen mellem Stillehavet og Nordamerika. Se: Undervisning om transformeringspladsgrænser.
Tektoniske plader og aktive vulkaner i verden: De fleste aktive vulkaner er placeret langs eller i nærheden af grænserne for Jordens skiftende tektoniske plader. Hawaiianske vulkaner forekommer imidlertid midt i Stillehavspladen og dannes af vulkanisme over Hawaii "Hot Spot" (se tekst). Kun nogle af jordens mere end 500 aktive vulkaner er vist her (røde trekanter). USGS-billede. Klik for at forstørre.
Jordskælv og vulkaner på pladegrænser
Næsten alle verdens jordskælv og aktive vulkaner forekommer langs eller i nærheden af grænserne for jordskifterne. Hvorfor er Hawaii-vulkanerne placeret midt i Pacific Plate, mere end 2.000 miles fra den nærmeste grænse med nogen anden tektonisk plade? Tilhængere af pladetektonik havde i første omgang ingen forklaring på forekomsten af vulkaner inden i pladens indre ("intraplate" -vulkanisme).
Hypotesen om "Hot Spot"
I 1963 frembragte J. Tuzo Wilson, en canadisk geofysiker, en genial forklaring inden for rammerne af pladetektonik ved at foreslå hypotesen "hot spot". Wilsons hypotese er blevet accepteret bredt, fordi den stemmer godt overens med meget af de videnskabelige data om lineære vulkanske økæder i Stillehavet generelt - og Hawaiiøerne især.
Hvor dybe er hot spots?
Ifølge Wilson afspejler den karakteristiske lineære form på Hawaii-kejserkæden den progressive bevægelse af Stillehavspladen over et "dybt" og "fast" hot spot. I de senere år har forskere drøftet den faktiske dybde (r) på Hawaiians og andre jordens hotspots. Forlænger de kun et par hundrede miles under litosfæren? Eller strækker de sig ned tusinder af miles, måske til Jordens kernemantelgrænse?
Flytter hotspots?
Selvom forskere generelt er enige om, at hot spots er fastgjort i position i forhold til de hurtigere bevægende tvingende plader, har nogle nylige studier vist, at hot spots kan migrere langsomt over geologisk tid. Under alle omstændigheder smelter Hawaii-hotspot delvist regionen lige under den overordnede Stillehavsplade og producerer små, isolerede klatter af smeltet sten (magma). Mindre tæt end den omgivende solide klippe samles magma-klatterne og stiger flydende gennem strukturelt svage zoner og bringer i sidste ende ud som lava på havbunden for at bygge vulkaner.
Hawaii-kejserkæden
I løbet af et tidsrum på ca. 70 millioner år har de kombinerede processer med magdannelse, udbrud og kontinuerlig bevægelse af Stillehavspladen over det stationære hotspot efterladt vulkanernes spor over havbunden, som vi nu kalder Hawaiian-Emperor Chain. En skarp bøjning i kæden ca. 2.200 mil nordvest for øen Hawaii blev tidligere fortolket som en større ændring i retningen af pladebevægelse for omkring 43-45 millioner år siden (Ma), som antydet af vulkanernes aldre, der brakede svingen .
Nylige studier antyder imidlertid, at det nordlige segment (kejserkæden) dannede sig, da det hotte sted bevægede sig sydpå indtil ca. 45 Ma, da det blev fastlagt. Derefter herskede den nordvestlige pladebevægelse, hvilket resulterede i dannelsen af Hawaiian Ridge "nedstrøms" fra hotspot.
Hawaiian hot spot: En afskåret udsigt langs den hawaiianske ø-kæde, der viser den udledte mantelflomme, der har fodret Hawaii-hotspotet på den overordnede stillehavsplade. De geologiske tidsalder for den ældste vulkan på hver ø (Ma = for millioner af år siden) er gradvis ældre mod nordvest, hvilket er i overensstemmelse med hotspotmodellen til oprindelsen af Hawaiian Ridge-Emperor Seamount Chain. Ændret fra billede af Joel E. Robinson, USGS, på "Denne dynamiske planet" -kort over Simkin og andre, 2006.
Loihi Seamount: En aktiv ubådsvulkan ud for den sydlige kyst af den store ø Hawaii. Creative Commons-billede af Kmusser. Klik for at forstørre.
Øernes alder
Øen Hawaii er den sydøstligste og yngste ø i kæden. Den sydøstligste del af øen Hawaii ligger i øjeblikket over det hotte sted og tapper stadig magma-kilden for at fodre dets aktive vulkaner. Löihi Seamount, den aktive ubådsvulkan ud for øens Hawaiis sydkyst, kan markere begyndelsen på zonen for magdannelse i den sydøstlige kant af det varme sted. Med den mulige undtagelse af Maui er de andre Hawaiiske øer flyttet nordvest ud over det hotte sted - de blev successivt afskåret fra den opretholdende magkilde og er ikke længere vulkansk aktive.
Den progressive nordvestlige drift af øerne fra deres oprindelsessted over det hotte sted er godt vist ved aldrene af de vigtigste lavastrømme på de forskellige Hawaiiske øer fra nordvest (ældst) til sydøst (yngst), givet i millioner af 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 end 0,7 og vokser stadig.
Selv for øen Hawaii alene er de relative aldre på de fem vulkaner forenelige med hot-spot teorien (se kort, side 3). Kohala, på det nordvestlige hjørne af øen, er den ældste, efter at have ophørt med udbrud aktivitet for omkring 120.000 år siden. Den næst ældste er Mauna Kea, der sidst udbrudte for ca. 4.000 år siden; næste er Hualälai, der kun har haft et udbrud (1800-1801) i den skrevne historie. Endelig har både Mauna Loa og Kïlauea været kraftigt og gentagne gange aktive i de sidste to århundreder. Fordi det vokser på den sydøstlige flanke af Mauna Loa, antages Kïlauea at være yngre end dens enorme nabo.
Størrelsen på den hawaiianske hotspot er ikke kendt, men den er sandsynligvis stor nok til at omfatte og fodre de i øjeblikket aktive vulkaner i Mauna Loa, Kïlauea, Löihi og muligvis også Hualälai og Haleakalä. Nogle forskere har estimeret det hawaiianske hotspot til at være omkring 200 mil på tværs af med meget smalere lodrette passager, der foder magma til de enkelte vulkaner.