Горячая точка Гавайев

редактировать
Горячая точка вулкана расположена недалеко от Гавайских островов, в северной части Тихого океана

Горячая точка Гавайев
Карта с повышенным рельефом Тихоокеанского бассейна, на которой показаны подводные горы и замыкающие горячую точку Гавайев в длинная линия, оканчивающаяся у полуострова Камчатка в России Батиметрия из цепь подводных гор Гавайи - Император, показывающая длинную вулканическую цепочку, образованную горячей точкой Гавайев, начиная с Гавайев и заканчивая Алеутской впадиной
Диаграмма показывает горячую точку земной коры в поперечном сечении и утверждает, что движение вышележащей Тихоокеанской плиты в литосфере расширяет голову шлейфа в астеносфере, перетаскивая его. Диаграмма, демонстрирующая перемещение земной коры над горячей точкой
СтранаСША
ШтатГавайи
РегионСеверная часть Тихого океана
Координаты 18 ° 55′N 155 ° 16 ′ Вт / 18,92 ° с.ш., 155,27 ° Вт / 18,92; -155,27 Координаты : 18 ° 55'N 155 ° 16'W / 18,92 ° N 155,27 ° W / 18,92; -155,27 - Подводная гора Лоихи, фактическая горячая точка находится примерно в 40 км (25 миль) к юго-востоку

Гавайская горячая точка является горячей точкой вулкана расположен недалеко от одноименного Гавайских островов, на севере Тихого океана. Гавайи шлейф, одна из наиболее известных и интенсивно изучаемых горячих точек в мире, ответственна за создание цепи подводных гор Гавайи-Император, протяженностью 6200 километров (3900 миль) в основном подводный горный массив вулканов. Четыре из этих вулканов активные, два спящие ; более 123 вымерли, большинство из них теперь сохранилось как атоллы или подводные горы. Цепь простирается от юга острова Гавайи до края Алеутского желоба, недалеко от восточного побережья России.

, хотя большинство вулканов образовано геологической деятельностью На границах тектонических плит горячая точка Гавайев расположена далеко от границ плит. Классическая теория горячих точек, впервые предложенная в 1963 году Джоном Тузо Уилсоном, предполагает, что один фиксированный мантийный шлейф формирует вулканы, которые затем отсекаются от своего источника движением Тихоокеанская плита, становится все более неактивной и в конечном итоге размывается ниже уровня моря за миллионы лет. Согласно этой теории, изгиб почти 60 ° в месте пересечения императорского и гавайского сегментов цепи был вызван внезапным сдвигом в движении Тихоокеанской плиты. В 2003 году новые исследования этой нерегулярности привели к предложению теории мобильных точек доступа, предполагающей, что точки доступа являются мобильными, а не фиксированными, и что изгиб возрастом 47 миллионов лет был вызван скорее сдвигом в движении точки доступа, чем ее движением. тарелки.

Древние гавайцы были первыми, кто осознал возрастающий возраст и состояние вулканов к северу от выветривания, когда они продвигались в рыболовных экспедициях вдоль островов. Неустойчивое состояние гавайских вулканов и их постоянная битва с морем были основным элементом гавайской мифологии, воплощенной в Пеле, божестве вулканов. После прибытия европейцев на остров в 1880–1881 гг. Джеймс Дуайт Дана руководил первым официальным геологическим исследованием вулканических пород горячей точки, подтвердив связь, давно наблюдаемую туземцами. Гавайская вулканическая обсерватория была основана в 1912 году вулканологом Томасом Джаггаром, положив начало непрерывным научным наблюдениям за островами. В 1970-х годах был начат проект по картированию, чтобы получить больше информации о сложной геологии морского дна Гавайев.

С тех пор горячая точка была томографически отображена, что показывает ее ширину от 500 до 600 км (от 310 до 370 миль) и глубину до 2000 км (1200 миль), и Исследования на основе оливина и граната показали, что его магматическая камера имеет температуру примерно 1500 ° C (2730 ° F). По оценкам, за 85 миллионов лет своего существования очаг породил около 750 000 км (180 000 кубических миль) породы. Скорость дрейфа цепи медленно увеличивалась с течением времени, в результате чего продолжительность активности каждого отдельного вулкана уменьшалась с 18 миллионов лет для подводной горы Детройтской горы возрастом 76 миллионов лет до чуть менее 900000. для миллионолетнего Кохала ; с другой стороны, объем извержения увеличился с 0,01 км (0,002 куб. миль) в год до примерно 0,21 км (0,050 куб. миль). В целом, это вызвало тенденцию к появлению более активных, но быстро затихающих, близко расположенных вулканов - тогда как вулканы на ближней стороне горячей точки перекрывают друг друга (образуя такие надстройки, как остров Гавайи и древний Мауи Нуи ), старейшая из Императорских подводных гор, расположена на расстоянии 200 км друг от друга.

Содержание

  • 1 Теории
    • 1.1 Теория стационарных горячих точек Вильсона
    • 1.2 Гипотеза неглубоких горячих точек
    • 1.3 Теория подвижных горячих точек
  • 2 История исследований
    • 2.1 Древние гавайские острова
    • 2.2 Современные исследования
  • 3 Характеристики
    • 3.1 Положение
    • 3.2 Температура
    • 3.3 Движение
    • 3.4 Магма
    • 3.5 Частота и масштаб извержений
    • 3.6 Топография и геоид
    • 3.7 Сейсмичность
  • 4 Вулканы
    • 4.1 Вулканические характеристики
    • 4.2 Оползни
    • 4.3 Эволюция и строительство
  • 5 См. Также
  • 6 Ссылки
  • 7 Внешние ссылки

Теории

Тектонические плиты в основном очаг деформации и вулканизм на границах плит. Однако горячая точка Гавайев находится на расстоянии более 3200 километров (1988 миль) от ближайшей границы плиты; изучая его в 1963 году, канадский геофизик Дж. Тузо Уилсон предложил теорию горячих точек для объяснения этих зон вулканизма, столь далеких от обычных условий, теория, которая с тех пор получила широкое признание.

Теория стационарных горячих точек Уилсона

Глобальная карта с надписью «Возраст земной коры» с обозначениями для областей, представляющих интерес. Существует общая структура более молодой коры в восточной части Тихого океана и более молодой на западе. Карта с цветовой кодировкой от красного до синего для обозначения возраста земной коры, образованной распространением морского дна. 2 указывает положение изгиба следа горячей точки, а 3 указывает нынешнее местоположение горячей точки на Гавайях.

Уилсон предположил, что мантийная конвекция вызывает небольшие горячие плавучие апвеллинги под поверхностью Земли; эти термически активные мантийные плюмы поставляют магму, которая, в свою очередь, поддерживает длительную вулканическую активность. Этот вулканизм «средней плиты» образует пики, которые поднимаются с относительно безликого морского дна, сначала как подводные горы, а затем как полноценные вулканические острова. Местная тектоническая плита (в случае горячей точки Гавайев, Тихоокеанская плита ) медленно скользит по горячей точке, унося с собой вулканы, не затрагивая шлейф. На протяжении сотен тысяч лет снабжение вулкана магмой постепенно прекращается и в конечном итоге вымирает. Уже не достаточно активный, чтобы преодолеть эрозию, вулкан медленно погружается под волны, снова становясь подводной горой. По мере продолжения цикла проявляется новый вулканический центр, и снова возникает вулканический остров. Процесс продолжается до тех пор, пока мантийный шлейф не рухнет.

Этот цикл роста и покоя связывает вулканы на протяжении миллионов лет, оставляя след из вулканических островов и подводных гор на дне океана. Согласно теории Уилсона, гавайские вулканы должны становиться все старше и подвергаться эрозии по мере удаления от очага, и это легко наблюдать; Самая старая скала на главных Гавайских островах, Кауаи, имеет возраст около 5,5 миллионов лет и глубоко эродирована, в то время как скала на острове Гавайи имеет сравнительно молодой возраст 0,7 миллиона лет. или меньше, с новой лавой, постоянно извергающейся в Килауэа, нынешнем центре горячей точки. Другое следствие его теории состоит в том, что длина и ориентация цепи служат для регистрации направления и скорости движения Тихоокеанской плиты. Важной особенностью гавайской тропы является внезапный изгиб 60 ° на участке длиной 40-50 миллионов лет, и, согласно теории Уилсона, это свидетельствует о значительном изменении направления плит, которое могло бы инициировали субдукцию вдоль большей части западной границы Тихоокеанской плиты. Эта часть теории недавно подверглась сомнению, и изгиб может быть отнесен к движению самой горячей точки.

Геофизики считают, что горячие точки возникают на одной из двух основных границ глубоко в Земле, либо на неглубокой границе раздела. в нижней мантии между конвектирующим слоем верхней мантии и нижним неконвектирующим слоем или более глубоким слоем D '' («D double-prime»), примерно 200 километров ( 120 миль) и находится непосредственно над границей ядро-мантия. Мантийный плюм возникнет на границе раздела, когда более теплый нижний слой нагреет часть более холодного верхнего слоя. Эта нагретая, плавучая и менее вязкая часть верхнего слоя станет менее плотной из-за теплового расширения и поднимется к поверхности в виде неустойчивости Рэлея-Тейлора. Когда мантийный плюм достигает основания литосферы, он нагревает его и производит расплав. Эта магма затем пробивается на поверхность, где извергается в виде лавы.

. Аргументы в пользу справедливости теории горячих точек обычно основываются на устойчивой возрастной прогрессии Гавайских островов и близлежащих объектов. : аналогичный изгиб на тропе горячей точки Макдональда, цепи подводных гор Аустрал – Маршалловы острова, расположенной к югу; другие Тихоокеанские горячие точки следуют той же возрастной тенденции с юго-востока на северо-запад в фиксированных относительных положениях; и сейсмологические исследования на Гавайях, которые показывают повышение температуры на границе ядро-мантия, свидетельствующее о наличии мантийного плюма.

Гипотеза неглубокой горячей точки

Схема в разрезе внутренней структуры Земли

Другая гипотеза заключается в том, что таяние аномалии образуются в результате расширения литосферы, которое позволяет существовавшему ранее расплаву подниматься на поверхность. Эти аномалии плавления обычно называют «горячими точками», но согласно гипотезе о мелководье лежащая под ними мантия не является аномально горячей. В случае цепи подводных гор Император-Гавайи, пограничная система Тихоокеанской плиты сильно изменилась примерно к 80 млн лет назад, когда начала формироваться цепь подводных гор Император. Есть свидетельства того, что цепь начиналась на хребте (Тихоокеанский-Кулинский хребет ), который в настоящее время погружен в Алеутский желоб. Место извлечения расплава могло мигрировать с хребта во внутреннюю часть плиты, оставив за собой след вулканизма. Эта миграция могла произойти из-за того, что эта часть пластины расширялась, чтобы приспособиться к напряжению внутри пластины. Таким образом, могла сохраниться долгоживущая область выхода расплава. Сторонники этой гипотезы утверждают, что аномалии волновой скорости, наблюдаемые в сейсмотомографических исследованиях, не могут быть надежно интерпретированы как горячие апвеллинги, возникающие в нижней мантии.

Теория движущихся горячих точек

Наиболее оспариваемый элемент теории Вильсона действительно ли горячие точки фиксированы относительно вышележащих тектонических плит. Образцы буровых скважин, собранные учеными еще в 1963 году, предполагают, что очаг, возможно, сместился с течением времени относительно быстрыми темпами примерно 4 сантиметра (1,6 дюйма) в год в течение позднего мелового периода. и ранний палеоген эпохи (81-47 Mya ); для сравнения, Срединно-Атлантический хребет распространяется со скоростью 2,5 см (1,0 дюйма) в год. В 1987 году исследование, опубликованное Питером Молнаром и Джоанн Сток, показало, что горячая точка действительно перемещается относительно Атлантического океана; однако они интерпретировали это как результат относительного движения Северо-Американской и Тихоокеанской плит, а не движения самой горячей точки.

В 2001 году Программа бурения в океане (с тех пор, как они были объединены в Integrated Ocean Drilling Program ), международное исследовательское усилие по изучению морского дна мира, профинансировало двухмесячную экспедицию на борту исследовательского судна JOIDES Resolution для сбора образцов лавы с четырех подводных гор Императорского моря. В рамках проекта были пробурены подводные горы Детройт, Нинтоку и Коко, все из которых находятся на дальнем северо-западном конце цепи, самом старом участке. Эти образцы лавы были затем протестированы в 2003 году, и это позволило предположить, что причиной изгиба является мобильная гавайская горячая точка и сдвиг в ее движении. Ведущий ученый Джон Тардуно рассказал National Geographic :

Изгиб Гавайев был использован как классический пример того, как большая плита может быстро менять движение. Вы можете найти схему излучины Гавайи - Император почти в каждом вводном учебнике геологии. Это действительно то, что бросается в глаза ".

Несмотря на большой сдвиг, изменение направления никогда не регистрировалось с помощью магнитного отклонения, ориентации зоны разрушения или реконструкций пластин ; и столкновение континентов не могло произойти достаточно быстро, чтобы вызвать такой явный изгиб в цепи. Чтобы проверить, был ли изгиб результатом изменения направления Тихоокеанской плиты, ученые проанализировали Геохимия образцов лавы для определения того, где и когда они образовались. Возраст был определен с помощью радиометрического датирования радиоактивных изотопов калия и аргона. По оценкам исследователей, вулканы образовались в период от 81 до 45 миллионов лет назад. Тардуно и его команда определили, где образовались вулканы, проанализировав породу на предмет наличия магнитного минерала магнетит. Пока горячая лава от извержения вулкана охлаждается, крошечные зерна внутри магнетит выровняйте с магнитным полем Земли и зафиксируйте p кружева, когда скала затвердеет. Исследователи смогли проверить широты, на которых образовались вулканы, путем измерения ориентации зерен внутри магнетита. Палеомагнетисты пришли к выводу, что Гавайская горячая точка когда-то в своей истории сместилась на юг, и что 47 миллионов лет назад движение горячей точки на юг сильно замедлилось, возможно, даже полностью прекратилось.

История изучения

Древние Гавайи

Возможность того, что Гавайские острова стали старше по мере продвижения на северо-запад, древние гавайцы подозревали, что это произошло задолго до прибытия европейцев. Во время своих путешествий гавайцы-мореплаватели заметили различия в эрозии, почвообразовании и растительности, что позволило им сделать вывод, что острова к северо-западу (Ни'ихау и Кауаи ) были старше жителей юго-востока (Мауи и Гавайи). Эта идея передавалась из поколения в поколение в легенде о Пеле, гавайской богине вулканов.

Пеле был рожден женским духом Хаумеа, или Хиной, которая, как и все гавайские боги и богини, произошла от верховных существ, Папы, или Мать Земля и Вакеа, или Отец Неба. Согласно мифу, Пеле первоначально жила на Кауаи, когда ее старшая сестра Намака, богиня моря, напала на нее за соблазнение мужа. Пеле бежал на юго-восток, на остров Оаху. Когда Намака снова вынудил Пеле бежать, Пеле двинулась на юго-восток к Мауи и, наконец, на Гавайи, где она до сих пор живет в Халема`умау на вершине Килауэа. Там она была в безопасности, потому что склоны вулкана настолько высоки, что даже могучие волны Намаки не могли достичь ее. Мифический полет Пеле, который намекает на вечную борьбу между вулканическими островами и океанскими волнами, согласуется с геологическими свидетельствами о возрасте островов, уменьшающихся к юго-востоку.

Современные исследования

Гавайские острова с акцентом на топографические максимумы, гравитационные аномалии Буге, локус щитовых вулканов и области закрытых низин. 2, а иногда и три параллельных пути вулканических локусов, тянущих к горячей точке на тысячи миль. Вулканические тенденции Лоа и Кеа следуйте извилистыми параллельными тропами на тысячи миль.

Тремя из первых зарегистрированных наблюдателей вулканов были шотландские ученые Арчибальд Мензис в 1794 году, в 1825 году и Дэвид Дуглас в 1834 году. Добраться до вершин оказалось непросто: Мензису потребовалось три попытки подняться на Мауна-Лоа, а Дуглас умер на склонах Мауна-Кеа. В 1840–1841 годах они потратили несколько месяцев на изучение островов. Американский геолог Джеймс Дуайт Дана был в этой экспедиции, как и лейтенант Чарльз Уилкс, который большую часть времени проводил команду из сотен человек, которые подняли маятник на вершину Мауна-Лоа, чтобы измерить силу тяжести. Дана осталась с миссионером Титусом Коаном, который на протяжении десятилетий делился своими наблюдениями. Дана опубликовала небольшую статью в 1852 году.

Дана по-прежнему интересовалась происхождением Гавайских островов и руководила более глубоким исследованием в 1880 и 1881 годах. Он подтвердил, что возраст островов увеличивается с увеличением их расстояния от самый юго-восточный остров, наблюдая различия в степени их эрозии. Он также предположил, что многие другие цепи островов в Тихом океане показали подобное общее увеличение возраста с юго-востока на северо-запад. Дана пришла к выводу, что гавайская цепь состоит из двух вулканических потоков, расположенных вдоль различных, но параллельных изгибающихся путей. Он ввел термины «лоа» и «кеа» для обозначения двух известных тенденций. Тенденция Кеа включает вулканы Килауэа, Мауна-Кеа, Кохала, Халеакала и Западный Мауи. Тенденция лоа включает в себя Liʻhi, Mauna Loa, Hualālai, Kahoʻolawe, Lānaʻi и West Молокаи. Дана предположила, что выравнивание Гавайских островов отражает локализованную вулканическую активность вдоль основной зоны трещин. Теория «великой трещины» Даны служила рабочей гипотезой для последующих исследований до середины 20 века.

Работы Даны продолжил геолог К. Экспедиция Э. Даттона 1884 г., которая уточнила и расширила идеи Даны. В частности, Даттон установил, что на острове Гавайи на самом деле было пять вулканов, тогда как Дана насчитала три. Это связано с тем, что Дана изначально считала Килауэа фланговым отверстием Мауна Лоа, а Кохалу - частью Мауна Кеа. Даттон также уточнил другие наблюдения Даны, и ему приписывают названия лав типа 'a'ā и pāhoehoe, хотя Дана отметила различие. Вдохновленный экспедицией Даттона, Дана вернулся в 1887 году и опубликовал множество отчетов о своей экспедиции в Американском журнале науки. В 1890 году он опубликовал самую подробную рукопись своего времени и на протяжении десятилетий оставался исчерпывающим справочником по гавайскому вулканизму. В 1909 г. были опубликованы два больших тома, в которых широко цитировались ранее вышедшие из обращения работы.

В 1912 г. геолог Томас Джаггар основал Гавайскую вулканическую обсерваторию. Объект был передан в 1919 году Национальному управлению океанических и атмосферных исследований и в 1924 году Геологической службой США (USGS), что положило начало непрерывным наблюдениям за вулканами на острове Гавайи.. Следующее столетие было периодом тщательных исследований, отмеченных вкладом многих ведущих ученых. Первая полная эволюционная модель была впервые сформулирована в 1946 году геологом Геологической службы США и гидрологом Гарольдом Т. Стернсом. С тех пор достижения позволили изучить ранее ограниченные области наблюдений (например, улучшенные методы датирования пород и подводные вулканические стадии).

В 1970-х годах гавайское морское дно было нанесено на карту с помощью судового гидролокатора . Вычисленные данные SYNBAPS (синтетической батиметрической системы профилирования) заполнили пробелы между измерениями судового сонара батиметрических. С 1994 по 1998 год Японское агентство по изучению морской среды и земли (JAMSTEC) подробно нанесло на карту Гавайи и изучило его океанское дно, что сделало его одним из наиболее изученных морских объектов в мире. В рамках проекта JAMSTEC в сотрудничестве с Геологической службой США и другими агентствами использовались пилотируемые подводные аппараты, дистанционно управляемые подводные аппараты, образцы земснарядов и образцы керна <10.>. Многолучевая гидролокатор бокового обзора Simrad EM300 собрала данные батиметрии и обратного рассеяния.

Характеристики

Позиция

Горячая точка Гавайев была снята через сейсмическую томографию и оценивается в 500–600 км (310–370 миль) в ширину. Томографические изображения показывают тонкую низкоскоростную зону, простирающуюся до глубины 1500 км (930 миль), соединяющуюся с большой низкоскоростной зоной, простирающейся от глубины 2000 км (1200 миль) до граница ядро-мантия. Эти зоны с низкой сейсмической скоростью часто указывают на более горячий и более плавучий мантийный материал, соответствующий плюму, возникающему в нижней мантии, и пруду плюмового материала в верхней мантии. Зона низких скоростей, связанная с источником плюма, находится к северу от Гавайских островов, что показывает, что плюм в определенной степени наклонен, отклонен к югу мантийным потоком. Данные о неравновесных рядах распада урана показали что активно текущая область зоны расплава имеет ширину 220 ± 40 км (137 ± 25 миль) км в ее основании и 280 ± 40 км (174 ± 25 миль) в верхней части мантийного апвеллинга, что согласуется с данными томографических измерений.

Температура

Косвенные исследования показали, что магматический очаг расположен на глубине около 90–100 километров (56–62 миль) под землей, что соответствует расчетной глубине породы мелового периода в океанической литосфере; это может указывать на то, что литосфера действует как крышка при плавлении, останавливая подъем магмы. Исходная температура магмы была определена двумя способами: путем тестирования точки плавления граната в лаве и путем корректировки лавы на разрушение оливина. Оба теста USGS, похоже, подтверждают температуру около 1500 ° C (2730 ° F); для сравнения, расчетная температура базальта срединно-океанического хребта составляет около 1325 ° C (2417 ° F).

Аномалия поверхностного теплового потока вокруг Гавайского вала составляет всего лишь порядка 10 мВт / м меньше, чем диапазон в континентальной части США от 25 до 150 мВт / м. Это неожиданно для классической модели с горячим плавучим плюмом в мантии. Однако было показано, что другие шлейфы демонстрируют сильно изменяющиеся поверхностные тепловые потоки, и что эта изменчивость может быть связана с переменным потокомгидротермального флюида в земной коре над горячими точками. Этот поток жидкости адвективно отводит тепло от корки, и поэтому измеренный теплопроводный поток ниже, чем истинный общий поверхностный тепловой поток. Низкий нагрев Гавайского вала указывает на то, что он не поддерживает восходящим корой или верхней литосферой, а не поддерживающим верхним (и, следовательно, менее плотным) мантийным плюмом, который заставляет поверхность подниматься с помощью механизма известного как «динамическая топография ».

Движение

Гавайские вулканы дрейфуют на северо-запад от очага со скоростью около 5–10 сантиметров (2,0–3,9 дюйма) в год. Горячая точка переместилась на юг примерно на 800 километров (497 миль) относительно цепи Императора. Палеомагнитные исследования подтверждают этот вывод, основанный на изменениях магнитного поля Земли, изображение которого было запечатлено в породах во время их затвердевания, формиру, что эти подводные горы сформировались на более высоких широтах, чем современные Гавайи. До изгиба горячая точка перемещалась на 7 сантиметров (2,8 дюйма) в год; скорость движения изменилась во время изгиба примерно до 9 сантиметров (3,5 дюйма) в год. Программа морского бурения предоставила часть текущих знаний о дрейфе. Экспедиция 2001 г. пробурила шесть подводных гор и проверила образцы, чтобы определить их первоначальную широту и, таким образом, характеристики и скорость дрейфа очага в целом.

Каждый последующий вулкан тратит меньше времени, активно прикрепляясь к шлейфу. Большая разница между самой молодой и самой старой лавами между вулканами Императорского и Гавайского островов указывает на то, что скорость горячей точки увеличивается. Например, Кохала, самому старому вулкану на острове Гавайи, один миллион лет, последнее извержение было 120 000 лет назад, то есть периодом чуть менее 900 000 лет; в то время как одна из старейших, подводная гора Детройт, пережила 18 миллионов и более лет вулканической активности.

Самый старый вулкан в цепи, подводная гора Мэйдзи, находился на краю Алеутской впадины, сформировался 85 миллионов лет назад. При нынешней скорости подводная гора будет разрушена в течение нескольких миллионов лет, поскольку Тихоокеанская плита скользит под Евразийской системе. Неизвестно, погружалась цепь подводных гор под Евразийскую плиту и была ли горячая точка старше подводной горы Мэйдзи, поскольку с тех пор все более старые подводные горы были разрушены краем плиты. Также возможно, что столкновение около Алеутского желоба изменило скорость Тихоокеанской плиты, объяснив изгиб цепи горячих точек; связь между этими особенностями все еще исследуется.

Магма

A лавовый фонтан в Пу'у 'О'о, вулканический конус на фланг Килауэа. Пу'у 'О'о - один из самых активных вулканов в мире, извергающийся почти непрерывно с 3 января 1983 года по апрель 2018 года.

Состав магмы вулканов значительно изменился согласно анализу соотношения стронций - ниобий - палладий элементарные. Императорские подводные горы были активны не 46 миллионов лет, причем самая старая лаваируется меловым периодом, а затем еще 39 миллионов лет активности вдоль гавайского сегмента цепи, в общей сложности 85 миллионов лет. Данные демонстрируют вертикальную изменчивость количества стронция, присутствующего в толеитовых (более поздние стадии) лавах. Систематический рост резко замедляется во время изгиба.

Почти вся магма, новая горячая точка, гнилостная базальтовая ; вулканы почти целиком состоят из этого или аналогичного по составу, но более крупнозернистого габбро и диабаза. Другие магматические породы, такие как нефелинит, присутствуют в небольших количествах; они часто встречаются на более старых вулканах, в первую очередь на подводной горе Детройт. Большинство извержений являются текучими, поскольку базальтовая магма менее вязкая, чем магмы, более взрывных извержений, такие как андезитовые магмы, которые вызывают впечатляющие и опасные свойства извержения на окраинах Тихоокеанского бассейна.. Вулканы делятся на несколько категорий извержений. Гавайские вулканы называют «гавайскими». Гавайская лава выливается из кратеров и образует длинные потоки раскаленных расплавленных пород, покрытых акры земли и заменяя океан новой землей.

Частота и масштаб извержений

Батиметрическая визуализация гавайского цепочка, показывающая большая глубина синим, меньшие красные глубины и обнаженную землю серым. Главный остров - самый высокий, острова посередине находятся на возвышенном плато, а еще три изолированы отдельно на западном конце цепи. Ряд небольших возвышенностей (подводных гор) находится к югу от основного массива суши. Батиметрия и топография юго-восточных Гавайских островов, с историческими потоками лавы, показанными красным

Имеются свидетельства того, что скорость потока лавы увеличивается. За шесть миллионов лет они были намного выше, чем когда-либо прежде, и составляли более 0,095 км (0,023 куб. Миль) в год. Среднее значение за последний миллион лет еще выше - около 0,21 км (0,050 куб. Миль). Для сравнения, средняя производительность на срединно-океаническом хребте составляет около 0,02 км (0,0048 куб. Миль) на каждые 1000 км (621 миль) гребня. Скорость вдоль цепи подводных гор Император составляла в среднем около 0,01 кубического километра (0,0024 кубических миль) в год. Этот показатель был почти нулевым в течение первых пяти миллионов лет существования очага. Средняя скорость производства лавы вдоль гавайской цепи была больше - 0,017 км (0,0041 куб. Миль) в год. Всего в очаге образовалось около 750 000 кубических километров (180 000 кубических миль) лавы, чего достаточно, чтобы покрыть Калифорнию слоем толщиной около 1,5 км (1 милю).

Расстояние между отдельными вулканами уменьшился. Хотя вулканы дрейфуют на север быстрее и меньше времени в активности, гораздо больший объем современных извержений они вызывают более близко расположенные вулканы, и многие из перекрываются, образуя такие надстройки, как остров Гавайи и древний Мауи-Нуи. Между тем, многие вулканы на подводных горах Императора разделены друг от друга на 100 километров (62 мили) или даже на 200 километров (124 мили).

Топография и геоид

Подробное описание топографический анализ цепи подводных гор Гавайские острова - Император показывает, что горячая точка является центром топографического максимума, и эта отметка падает с удалением от горячей точки. Наиболее значительное уменьшение высоты и наибольшее соотношение между топографией и высотой геоида наблюдаются над юго-восточной частью цепи, особенно с удалением от горячей точки, особенно на пересечении зон трещин Молокаи и Мюррея. Наиболее вероятное объяснение состоит в том, что область между двумя зонами более подвержена повторному нагреву, чем большая часть цепи. Другое возможное объяснение состоит в том, что сила очага со временем увеличивается и спадает.

В 1953 году Роберт С. Дитц и его коллеги впервые определили поведение набухания. Было высказано предположение, что причиной был апвеллинг мантии. Более поздние работы указали на тектоническое поднятие, вызванное повторным нагревом в нижней части литосферы. Однако нормальная сейсмическая активность под волной, а также отсутствие предполагаемого теплового потока предположить предположить динамическую топографию в качестве причины, по которой движение горячего и плавучего мантийного плюма поддерживает высокий рельеф поверхности. вокруг островов. Понимание гавайской волны имеет важное значение для изучения горячих точек, образования островов и внутренней части Земли.

Сейсмичность

Горячая точка Гавайев - это очень активная сейсмическая зона с тысячами землетрясений, происходящих на острове Гавайи и его окрестностях каждый год. Некоторые из них слишком малы, чтобы их силы почувствовали люди. Самым разрушительным из зарегистрированных землетрясений было землетрясение 2 апреля 1868 года с магнитудой 7,9 балла по шкале Рихтера. Он вызвал оползень на Мауна-Лоа, в 5 милях (8,0 км) к северу от Пахала, в результате чего погиб 31 человек. цунами унесло жизни 46 человек. Сильно пострадали деревни Пуналуу, Ниноле, Каваа, Хонуапо и Кеухоу-Лендинг. Сообщается, что цунами прокатилось по вершинам кокосовых пальм на высоте 60 футов (18 м), а в некоторых местах достигло внутренней части суши на расстоянии четверти мили (400 метров).

Вулканы

За свою 85-миллионную историю на Гавайях образовалось не менее 129 вулканов, более 123 из которых - потухшие вулканы, подводные горы и атоллы, четыре из которых - действующие вулканы, а два - спящие вулканы. Их можно разделить на три основные категории: Гавайский архипелаг, который включает большую часть США. штат Гавайи и место всей современной вулканической активности; Северо-Западные Гавайские острова, состоящие из коралловых атоллов, потухших островов и островов атоллов ; и Императорские подводные горы, которые с тех пор подверглись эрозии и опустились в море, превратившись в подводные горы и гайоты (подводные горы с плоскими вершинами).

Вулканические характеристики

Восточная рифтовая зона Килауэа

Гавайские вулканы характеризуются частыми рифтовыми извержениями, их большие размеры (тысячи кубических километров в объем), а также их грубая децентрализованная форма. Рифтовые зоны являются характерной особенностью этих вулканов и объясняют их, казалось бы, случайную вулканическую структуру. Самая высокая гора в цепи Гавайев, Мауна-Кеа, возвышается на 4205 метров (13 796 футов) над средним уровнем моря. При измерении от основания на морском дне это самая высокая гора в мире, ее высота составляет 10 203 метра (33 474 фута); Эверест возвышается на 8 848 метров (29 029 футов) над уровнем моря. Гавайи окружены множеством подводных гор; однако было обнаружено, что они не связаны с горячей точкой и ее вулканизмом. Килауэа непрерывно извергается с 1983 года через PuʻuʻʻʻŌ, небольшой вулканический конус, который привлекает как вулканологов, так и туристов.

Оползни

Гавайские острова покрыты коврами. из-за большого количества оползней, вызванных вулканическим обрушением. Батиметрическое картирование выявило по крайней мере 70 крупных оползней на флангах острова длиной более 20 км (12 миль), самые длинные из которых составляют 200 км (120 миль) в длину и более 5000 км (1200 кубических миль) в объеме. Эти селевые потоки можно разделить на две большие категории: оползни, движение масс по склонам, которые медленно сглаживают их источники, и более катастрофические обвалы, которые фрагментируют вулканические склоны и рассеивают вулканические Мусор мимо их склонов. Эти оползни вызвали массивные цунами и землетрясения, расколотые вулканические массивы и разбросанные обломки за сотни миль от их источника.

Оползни, как правило, глубоко укоренились в их источниках, перемещая породу вверх и вниз. 10 км (6 миль) в глубину вулкана. Вытесняемые массой недавно выброшенного вулканического материала, оползни могут продвигаться вперед медленно или резко увеличиваться в виде спазмов, которые вызвали крупнейшее из исторических землетрясений на Гавайях в 1868 и 1975 годах. Между тем лавины обломков становятся тоньше и длиннее, а их размер определяется вулканическими амфитеатрами в их голове и холмистой местностью у их основания. Быстро движущиеся лавины разносились блоками на 10 км (6 миль) на десятки километров, нарушая местный столб воды и вызывая цунами. Свидетельства этих событий существуют в виде морских отложений высоко на склонах многих гавайских вулканов, которые испортили склоны нескольких Императорских подводных гор, таких как Дайкакудзи Гайот и Детройтская подводная гора.

Эволюция и строительство

Анимация, показывающая неповрежденный вулкан, постепенно уменьшающийся в размере, а часть лавы по периметру заменяется кораллами Анимированная последовательность, показывающая эрозию и опускание вулкана, а также формирование кораллового рифа вокруг него - в конечном итоге приводит к атоллу

Гавайские вулканы следуют хорошо установленному жизненному циклу роста и эрозии. После образования нового вулкана выход его лавы постепенно увеличивается. Высота и активность достигают пика, когда вулкану около 500 000 лет, а затем быстро уменьшаются. В конце концов он переходит в спячку и в конце концов вымирает. Затем эрозия выветривает вулкан, пока он снова не становится подводной горой.

Этот жизненный цикл состоит из нескольких этапов. Первый этап - это предварительная установка защиты подводных лодок, в настоящее время представленная исключительно подводной горой Lōʻihi. На этом этапе вулкан набирает высоту за счет все более частых извержений. Давление моря предотвращает взрывные извержения. Холодная вода быстро затвердевает, образуя подушкообразную лаву, которая типична для подводной вулканической активности.

По мере того, как подводная гора медленно растет, она проходит через стадии щита. Он образует много зрелых элементов, таких как кальдера, когда находится под водой. В конце концов, вершина прорывается к поверхности, и лава и вода океана «сражаются» за контроль, когда вулкан входит в взрывную субфазу. Примером этого этапа развития являются взрывоопасные пароотводчики. На этом этапе образуется в основном вулканический пепел, который является результатом увлажнения лавы волнами. Этот конфликт между лавой и морем влияет на гавайскую мифологию.

. Вулкан входит в субаэральную субфазу, когда становится достаточно высоким, чтобы ускользнуть от воды. Теперь вулкан составляет 95% своей надводной высоты примерно за 500 000 лет. После этого извержения становятся менее взрывоопасными. Лава, высвобождаемая на этом этапе, часто включает в себя действующие сейчас гавайские вулканы Мауна-Лоа и Килауэа. Гавайская лава часто текучая, глыбовая, медленная и относительно легко предсказуемая; Геологическая служба США отслеживает наиболее вероятные места его спуска и поддерживает туристический объект для наблюдения за лавой.

После субаэральной фазы вулкан входит в серию стадий после щита, включающих оседание и эрозию, превратившись в атолл, а в подводную гору. Как только Тихоокеанская плита перемещается из тропиков с температурой 20 ° C (68 ° F) , риф в основном умирает, и потухший вулкан становится одной из примерно 10 000 бесплодных подводных гор во всем мире. Каждая Императорская подводная гора - это мертвый вулкан.

См. Также

  • icon Портал вулканов
  • flag Гавайский портал
  • icon Геологический портал

Ссылки

Внешние ссылки

На Викискладе есть средства массовой информации, связанные с постоянной точкой Гавайев.
Последняя правка сделана 2021-05-23 03:40:12
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте