Hawaii hotspot

Hawaiian hotspot ( Hawaiian hotspot ) er et vulkansk hotspot beliggende nær øen Hawaii i det nordlige Stillehav . Et af de mest berømte og velstuderede hotspots i verden [1] .

Historie

I 1840-1841 var den amerikanske mineralog James Dana en del af en stor amerikansk stillehavsekspedition ledet af Charles Wilkes . På toppen af ​​Mauna Loa målte han tyngdekraften med et pendul . Derudover indsamlede videnskabsmanden lavaprøver og beskrev den skjoldformede form af Hawaii-vulkaner. Missionær Titus Coan fortsatte efter anmodning fra Dan med at observere vulkaner. Dette gjorde det muligt i 1852 at udgive den første videnskabelige rapport.

I 1880-1881 fortsatte Dana med at studere Hawaii. Han bekræftede (fra graden af ​​erosion ) en stigning i øernes alder i nordvestlig retning. Han konkluderede, at Hawaii-kæden bestod af to vulkanske kæder placeret langs separate parallelle stier. Han navngav dem:

Han foreslog tilstedeværelsen af ​​en brudt zone der ("Great Dana Fault"), og denne teori eksisterede indtil midten af ​​det 20. århundrede [2]

Under ekspeditionen 1884-1887 supplerede K. I. Dutton resultaterne af Dana:

I 1912 grundlagde geolog Thomas Jaggar Hawaiian Volcano Observatory på toppen af ​​vulkanen Kilauea . Hun sluttede sig til National Oceanic and Atmospheric Administration i 1919 og USGS i 1924 .

I 1946 skabte Harold Stearnsom en evolutionær model for dannelsen af ​​øer baseret på en mere nøjagtig bestemmelse af klippernes alder [4] .

I 1963 udviklede John Tuzo Wilson den klassiske teori om vulkanske hot spots . Han foreslog, at en enkelt fast kappefane ("kappefane") får en vulkan til at dukke op, som derefter trækkes tilbage og isoleres fra varmekilden ved bevægelsen af ​​Stillehavets litosfæriske plade . Som en konsekvens heraf, over millioner af år, mister vulkanen aktivitet og bliver til sidst ødelagt af erosion , og efterlader den under havoverfladen . Ifølge denne teori er en 60-graders afvigelse fra en lige linje på det punkt, hvor de kejserlige og hawaiiske højdedrag konvergerer, en konsekvens af en ændring i Stillehavspladens retning.

Siden 1970'erne (især fra 1994 til 1998) er den hawaiiske havbund blevet undersøgt i detaljer med sonarer og undervandsfartøjer [5] [6] [7] , hvilket bekræftede Hawaii-hotspotteorien.

Før dette har man i lang tid troet, at den hawaiiske øgruppe  er en "forkastningszone" af jordskorpen , selvom en gradvis ændring i vulkanernes alder langs denne " forkastning " allerede var kendt [8] .

I 2003 dukkede en ny version op - det "mobile hawaiianske hotspot". Hun antyder, at den 47 millioner år gamle bue var forårsaget af en ændring i fanebevægelsen , ikke af Stillehavspladen .

Struktur og sammensætning

De fleste vulkaner på Jorden er skabt af geologisk aktivitet ved tektoniske pladegrænser , dog er Hawaii-hotspotet langt fra Stillehavspladegrænsen (ca. 3200 km).

Den hawaiianske kappefane skabte Hawaii-Imperial Seamount Chain  , en kæde af vulkaner (ubådsrygge), der strækker sig over 5.800 kilometer. Kæden strækker sig fra den sydlige del af øen Hawaii til kanten af ​​Aleutian Trench . Fire af disse vulkaner er aktive , to er i dvale, og mere end 123 er inaktive (hvoraf mange allerede er blevet eroderet - havbjerge og atoller ).

Geofysiske metoder har vist størrelsen af ​​det hawaiiske hotspot: 500-600 km bredt og op til 2000 km dybt. I løbet af de sidste 85 millioner års aktivitet på dette punkt kom der omkring 750 tusinde kubikkilometer lava ud af det . Pladens afdriftshastighed er gradvist aftagende, hvilket har forårsaget en tendens til stadig tættere placering af vulkaner.

Geofysikere mener, at hot spots stammer fra den nederste kappe eller direkte over kernen [9] . Opvarmet af kernen udvider den mindre tyktflydende del af kappen sig og stiger til overfladen (se Rayleigh-Taylor ustabilitet ). Sådan opstår en kappefane , der når bunden af ​​litosfæren , opvarmer den og forårsager vulkanudbrud [10] .

"Hot spot" blev bestemt ved hjælp af seismisk tomografi , dens bredde er anslået til 500-600 kilometer [11] [12] . Billederne viste tynde lavhastighedszoner ned til en dybde på 1500 km, der forbinder med store zoner, der strækker sig fra en dybde på 2000 km til kanten af ​​Jordens ydre kerne. Disse zoner smelter kappen og skaber en "fakkel" (fane eller fane), der går til den øvre kappe [13] .

Temperatur og bevægelse

Undersøgelser af smeltningen af ​​granat og olivin har vist, at magmakammeret i det varme punkt er placeret i en dybde på cirka 90-100 km, hvilket svarer til den anslåede dybde af den oceaniske litosfære, og fungerer som et "låg af smeltningen". gryde"; dens temperatur er omkring 1500°C [14] [15] .

Hawaii-vulkaner driver nordvest fra hotspottet med en hastighed på omkring 5 til 10 centimeter om året. Hot spot gik sydpå i omkring 800 km i forhold til Imperial Range. Denne konklusion bekræftes af palæomagnetiske undersøgelser (data om ændringer i jordens magnetfelt , hvis retning blev registreret i klipper på tidspunktet for deres størkning), som viser, at disse havbjerge var på højere breddegrader end det nuværende Hawaii. Før svinget var bevægelseshastigheden 7-9 cm om året [16]

Den ældste vulkan i kæden er Meiji Seamount. Det ligger i udkanten af ​​Aleutian Trench og blev dannet for 85 millioner år siden. Inden for et par millioner år vil den forsvinde, efterhånden som Stillehavspladen glider under den eurasiske plade [17]

Sammensætning og output af magma

Sammensætningen af ​​den vulkanske magma har ændret sig betydeligt under hotspot-aktiviteten, som indikeret af koncentrationsforholdene for strontium , niobium og palladium . Havbjergene i Imperial Range var aktive i mindst 46 millioner år (de ældste lavaer går tilbage til kridtperioden ), og Hawaiian Ridge i de næste 39 millioner år (85 millioner år i alt). Dataene indikerer vertikal variation i strontiumindhold, til stede i både alkaliske (tidlige stadier) og tholeiitiske (sene stadier) lavaer. Systematisk vækst aftager kraftigt i bøjningsøjeblikket [18] .

Hotspot-skabte vulkaner består næsten udelukkende af magmatisk basalt og lignende sammensætninger af gabbro og diabas . Andre magmatiske bjergarter er til stede i små mængder på gamle vulkaner [19] .

Over tid stiger produktionen af ​​lava. I løbet af de seneste seks millioner år har det været meget højere end nogensinde før – 0,095 kubikkilometer om året. I gennemsnit er produktionen af ​​lava i løbet af de seneste millioner år endnu højere, omkring 0,21 kubikmeter. km om året. Til sammenligning: den gennemsnitlige strømningshastighed for midt-ocean-ryggen er omkring 0,02 km³ for hver 1000 km af højderyggen [20] [21] [22] .

Topografi og form af geoiden

En detaljeret topografisk analyse af Hawaii-Imperial Seamount Chain viser, at hotspottet er forhøjet. Det hurtigste fald i højden og det største forhold mellem overfladehøjde og geoidehøjde er observeret i den sydøstlige del af kæden af ​​vulkaner [23]

I 1953 foreslog Robert S. Dietz og hans kolleger, at årsagen til hævningen af ​​overfladen er kappeløftning ( upwelling ). Senere viste der sig tegn på tektoniske løft forårsaget af opvarmning i den nederste del af litosfæren.

Mytologi

Ideen om, at Hawaii-øerne ældes i nordvestlig retning, er til stede i de gamle hawaiianeres myter om vulkangudinden Pele , som successivt flyttede fra en vulkan til en anden, hvilket gjorde dem aktive.

Se også

Vulkaner på øen Hawaii og deres grænser
  1. Kohala ( 1670 m ) - uddød;
  2. Mauna Kea ( 4205 m ) - i dvale;
  3. Hualalai ( 2523 m ) - i dvale;
  4. Mauna Loa ( 4169 m ) - aktiv;
  5. Kilauea ( 1247 m ) - aktiv;
  6. Loihi ( −975 m ) - undervandsaktiv.

Noter

  1. ↑ H. Altonn Forskere graver efter spor til vulkanens oprindelse: Lava-beviser tyder på, at Koolau-vulkanen er dannet anderledes end andre i ø-kæden . Honolulu Star-Bulletin . University of Hawaii - School of Ocean and Earth Science and Technology (31. maj 2000). Hentet 21. juni 2009. Arkiveret fra originalen 6. juli 2008.
  2. ↑ GR Foulger The Emperor and Hawaiian Volcanic Chains: Hvor godt passer de til fanehypotesen? . Hentet 1. april 2009. Arkiveret fra originalen 16. januar 2012.
  3. ↑ Vulkanisme på Hawaii: papirer til minde om 75-årsdagen for grundlæggelsen af ​​Hawaii Volcano Observatory  . - United States Geological Survey, 1987. - Vol. en.
  4. ↑ RA Apple Thomas A. Jaggar, Jr., og Hawaiian Volcano Observatory . Hawaiian Volcano Observatory; United States Geological Survey (4. januar 2005). Arkiveret fra originalen den 14. juni 2009.
  5. ↑ RJ Van Wyckhouse Synthetic Bathymetric Profiling System (SYNBAPS) (link ikke tilgængeligt) . Forsvarets Tekniske Informationscenter (1973). Dato for adgang: 25. oktober 2009. Arkiveret fra originalen den 27. februar 2012. 
  6. ↑ H. Rance; H.Rance. Historisk geologi: Nutiden er nøglen til  fortiden . - QCC Press, 1999. - S. 405-407.
  7. ↑ MBARI Hawaii Multibeam Survey . Monterey Bay Aquarium Research Institute (1998). Hentet 29. marts 2009. Arkiveret fra originalen 12. august 2016.
  8. ↑ Aprodov V.A. Imperial-Hawaii-forkastningszone // Vulkaner. M.: Tanke, 1982. S. 303-306. (Serie Nature of the World)
  9. ↑ D. L. Turcotte; G. Schubert. 1 // Geodynamik  (neopr.) . - 2. - Cambridge University Press , 2001. - S. 17, 324. - ISBN 0-521-66624-4 .
  10. ↑ Varme er dyb, og magma er lavvandet i et hot-spot-system . Hawaii Volcano Observatory - United States Geological Survey (18. juni 2001). Dato for adgang: 29. marts 2009. Arkiveret fra originalen 16. februar 2012.
  11. ↑ Zhao, D. Globale tomografiske billeder af kappefaner og subducerende plader: indsigt i dyb jorddynamik   // Jordens fysik og planeternes indre : journal. - 2004. - Bd. 146 , nr. 1-2 . - doi : 10.1016/j.pepi.2003.07.032 . — .
  12. ↑ Y. Ji. Påvisning af kappefaner i den nedre kappe ved diffraktionstomografi: Hawaii   // Earth and Planetary Science Letters : journal. - Elsevier , 1998. - Vol. 159 , nr. 3-4 . - doi : 10.1016/S0012-821X(98)00060-0 . - .
  13. ↑ D. Zhao; D. Zhao. Seismiske billeder under 60 hotspots: Søg efter kappefaner  // Gondwana Research  : tidsskrift  . - Elsevier , 2007. - November ( bind 12 , nr. 4 ). - S. 335-355 . - doi : 10.1016/j.gr.2007.03.001 .
  14. ↑ T. Sisson Temperaturer og oprindelsesdybder for magmaer, der giver næring til den hawaiianske vulkankæde . United States Geological Survey . Hentet 2. april 2009. Arkiveret fra originalen 21. april 2016.
  15. ↑ D. Zhao. Varmestrøm på hot spot svulmer: Evidence for fluid flow  //  Journal of Geophysical Research : journal. - Elsevier , 2007. - November ( vol. 112 , nr. B3 ). — P. B03407 . - doi : 10.1029/2006JB004299 . — .
  16. ↑ Borestrategi . Ocean Drilling Program . Hentet 4. april 2009. Arkiveret fra originalen 29. juli 2010.
  17. ↑ Kejser underkastelse? (2006). Hentet 1. april 2009. Arkiveret fra originalen 23. februar 2015. CS1 vedligeholdelse: Bruger forfatterparameter ( link )
  18. ↑ M. Regelous; M. Regelous. Geokemi af lavaer fra Emperor Seamounts og den geokemiske udvikling af hawaiisk magmatisme fra 85 til 42 Ma  //  Journal of Petrology : journal. - Oxford University Press , 2003. - Vol. 44 , nr. 1 . - S. 113-140 . - doi : 10.1093/petrology/44.1.113 .
  19. ↑ D. O'Meara; D. O'Meara. Volcano: A Visual Guide  (neopr.) . - Firefly Books , 2008. - ISBN 978-1-55407-353-5 .
  20. ↑ SIDE 1206 . Ocean Drilling Program Database-Resultater af Site 1206 . Ocean Drilling Program . Hentet 9. april 2009. Arkiveret fra originalen 3. marts 2016.
  21. ↑ Site 1205 Baggrund og videnskabelige mål . Ocean Drilling Program database indtastning . Ocean Drilling Program . Hentet 10. april 2009. Arkiveret fra originalen 3. marts 2016.
  22. ↑ D. A. Clauge og G. B. Dalrymple (1987). "Den Hawaii-kejser vulkanske kæde: Del 1. Geologisk udvikling". United States Geological Survey Professional Paper 1350. s. 23.
  23. ↑ P. Wessel ; P. Wessel . Observationsbegrænsninger på modeller af Hawaiian Hot Spot Swell  //  Journal of Geophysical Research : journal. - American Geophysical Union / Johns Hopkins Press, 1993. - Vol. 98 , nr. B9 . - P. 16.095-16.104 . — ISSN 0148-0227 . - doi : 10.1029/93JB01230 . - .

Links