Гавайская горячая точка
Гавайская горячая точка (или Гавайское горячее пятно) — вулканическая горячая точка, расположенная вблизи острова Гавайи, в северной части Тихого океана. Одна из наиболее известных и хорошо изученных горячих точек в мире,[1]
История
Первыми учёными изучавшими гавайские вулканы были Арчибальд Мензис (в 1794 году), Джеймс Макрей (в 1825 году) и Дэвид Дуглас (в 1834 году). Мензис предпринял три попытки взойти на Мауна-Лоа, а Дуглас умер на склонах Мауна-Кеа.
В 1840—1841 годах американский геолог Джеймс Дана был в составе большой тихоокеанской экспедиции под руководством Чарльза Уилкса. На вершине Мауна-Лоа маятником была измерена гравитация. Миссионер Титус Коан, продолжил наблюдения вулканов, что позволило Дана опубликовать отчёт в 1852 году. Дана продолжил изучение Гавайев в 1880—1881 годах, и подтвердил (по степени эрозии) увеличение возраста островов в Северо-Западном направлении. Он пришёл к выводу, что Гавайская цепь состояла из двух вулканических цепочек, расположенных вдоль отдельных параллельных путей. Он дал им термины «Лоа» (вулканы Мауна-Лоа, Хуалалаи, Кахоолаве, Ланаи, и Западный Молокаи) и «Кеа» (вулканы Килауэа, Мауна-Кеа, Кохала, Халеакала, и Западный Мауи). Он предположил наличие там трещинной зоны — «Большой разлом „Дана“», его теория существовала до середины XX века[2]
В экспедиции 1884—1887 годов К. И. Даттон расширил идеи Даны. Он определил, что остров Гавайи состоит из 5 (а не 3) вулканов. Дал названия Аа-лава b Пахойхой-лава в своих работах[3].
В 1912 году геолог Томас Джаггар основал Гавайскую вулканическую обсерваторию на Килауэа. В 1919 году она вошла в Национальное управление океанических и атмосферных исследований, а 1924 году в Геологическую службу США.
Полноценная эволюционная модель была сформулирована в 1946 году Гарольдом Т. Стернсом на основании более точного определения возраста горных пород[4]
Классическая теория горячих точек (хот-спот) впервые была предложена в 1963 году Д. Т. Вильсоном. Она предполагал, что один фиксированной Мантийный плюм («мантийный факел») строит вулкан, которые затем отрезался от их источника нагрева в результате движения Тихоокеанской плиты, становясь всё менее активными и в конце концов разрушался эрозией, уходя ниже уровня моря на протяжении миллионов лет. Согласно этой теории, около 60° произошёл изгиб, в месте где Императорский и Гавайский сегменты цепи показали изменение в направлении движения Тихоокеанской плиты.
С 1970-х годов Гавайское морское дно было исследовано гидролокаторами и подводными аппаратами[5][6] с 1994 по 1998 год[7], что подтвердило теорию Гавайской горячей точки.
До этого долгое время считалось, что Гавайский архипелаг являлся «разломной зоной» земной коры, хотя уже был определён последовательный разный возраст вулканов вдоль этого разлома[8].
В 2003 году возникла новая теория — «мобильной гавайской горячей точки», она предполагает, что 47-миллионов лет назад изгиб был вызван изменением движения плюма, а не тихоокеанской плиты.
Строение
Большинство вулканов на Земле создаются геологической активностью на границах тектонических плит, однако, Гавайская горячая точка находится далеко от границы Тихоокеанской плиты (около 3200 км).
Гавайский мантийный плюм создал Гавайско-Императорскую цепь подводных гор — цепь вулканов (подводные хребты) протяжённостью более 5800 километров. Цепь простирается от южной части острова Гавайи до края Алеутской впадины. Четыре из этих вулканов — активны, двое — спящие, и более 123 не активные (многие из которых уже разрушены в результате эрозии — подводные горы и атоллы).
Геофизические методы показали размеры Гавайского горячего пятна: 500—600 км в ширину и до 2000 км в глубину. Исследования оливина и граната выяснили температуру его магматической камеры — примерно 1500° C. За последние 85 миллионов лет деятельности из этой точки вышло порядка 750 тысяч кубических километров лавы. Скорость дрейфа плиты постепенно снижается, это вызвало тенденцию к всё более близкому расположению вулканов.
Геофизики считают, что горячие точки возникают в нижней мантии или непосредственно над ядром[9] Нагретая ядром менее вязкая часть мантии расширяется и поднимается на поверхность (см. Рэлей-тейлоровская неустойчивость), так возникает мантийный плюм, достигающий основания литосферы, нагревает её и вызывает извержения вулканов[10].
«Горячее пятно» было определено с помощью сейсмической томографии, оно оценивается в 500—600 километров шириной[11][12] Изображения показали тонкие низкоскоростные зоны, доходящие до глубины 1500 км, соединяющиес с большими зонами, простирающимися от глубины 2000 км к кранице внешнего ядра Земли. Эти зоны плавят мантию и создают факел (шлейф или плюм) идущий к верхней мантии[13].
Температура и движение
Исследования по плавлению граната и оливина показали, что магматическая камера горячей точки находится примерно в 90-100 км под землей, что соответствует расчетной глубине океанической литосферы, и служит «крышкой котла плавления»[14][15][16].
Гавайские вулканы дрейфуют на северо-запад от горячей точки со скоростью около 5-10 сантиметров в год. Горячая точка ушла на юг примерно на 800 км по отношению к Императорскому хребту. Палеомагнитные исследования подтверждают этот вывод на основании изменения магнитного поля Земли, изображение которого было зафиксировано в горных породах в момент их затвердевания, показывая, что эти подводные горы были в более высоких широтах, чем теперешние Гавайи. До поворота, точки скорость движения была 7-9 см в год[17][18]
Самый старый вулкан в цепи - Гора Мэйдзи, расположен на окраине Алеутского желоба, образован 85 миллионов лет назад. В течение нескольких миллионов лет он исчезнет, так как Тихоокеанская плита скользит под Евразийскую плиту[19]
Состав магмы
Состав вулканической магмы существенно изменился по данным анализа стронция-ниобий-палладий элементных соотношений. Император подводные горы были активны не менее 46 миллионов лет, а древнейшие лавы, датируется в Меловым периодом, затем ещё 39 миллионов лет, общим возрастом 85 миллионов лет. Данные свидетельствуют о вертикальной изменчивости в сумме стронция, присутствующих в щелочных (на ранних стадиях) и толеитовой (поздние стадии) лавы. Рост замедляется резко в момент изгиба[20].
магматический базальт почти всех вулканов схож по составу, но встречаются габбро и диабаза. Другие магматические породы присутствуют в небольших количествах на старых вулканах[21].
Частота извержений
Со временем выход лавы увеличивается. За последние шесть миллионов лет они были гораздо выше, чем когда-либо прежде - 0.095 кубических километра в год. В среднем за последний миллион лет ещё выше, примерно 0.21 куб. км. Для сравнения, средний дебит срединно-океанического хребта составляет около 0.02 куб. км на каждые 1000 км от хребта[22][23][24].
Топография и геоид
Детальный топографический анализ Гавайско — императорской цепи подводных гор раскрывается точка в центре топографическая высокий, и высота падает с расстоянием от точки доступа. Наиболее быстрое снижение высоты и самый высокий коэффициент между рельефом и геоида высота над юго-восточной части цепи, падают с расстоянием от точки доступа, в частности на пересечении Молокай и Мюррей разломов. Наиболее вероятным объяснением является то, что в области между двумя зонами более восприимчивы к нагревательным чем большинство из цепи. Другое возможное объяснение заключается в том, что точка силы разбухает и спадает с течением времени.[25]
В 1953 году, Роберт С. Дитц и его коллеги впервые определили зыбь поведения. Было высказано предположение, что причиной был мантийного апвеллинга. Позже работы указал на тектонических поднятий, вызванных разогревания в нижней литосферы. Однако, нормальной сейсмической активности под пухнут, а также отсутствие выявленных теплового потока, вызванного ученым предположить, динамической топографии в качестве причины, по которой движение горячий и бурный мантийного плюма поддерживает высокий рельеф поверхности вокруг островов. понимание Гавайскую зыбь имеет важные последствия для hotspot исследования, остров образование, и внутренняя Земля.
Вулканы
За свою 85 миллионов летней историей, Гавайи точку доступа создал, по крайней мере, 129 вулканов, более 123 из которых потухших вулканов, подводных гори атоллов, четыре из которых находятся действующие вулканы, и два из которых находятся спящие вулканы.[26] они могут быть объединены в три общие категории: Гавайский архипелаг, в который входят большинство в американском штате Гавайи и на месте всей современной вулканической активности; в северо-западной части Гавайских островов, которые состоят из коралловых атоллов, исчезнувшие острова, и острова атолла; и император подводных гор, все так разъелся и поутих к морю и стать подводные горы и гайоты (плоские вершины подводных гор).
Гавайские вулканы характеризуются частыми рифт извержений, их большой размер (тысяч кубических километров по объёму), и их грубые, децентрализованной формы. Рифтовые зоны являются характерной особенностью этих вулканов, и учитывать их, казалось бы, случайных вулканической структуры.[27] самая высокая гора в цепи Гавайи, Мауна-Кеа поднимается 4205 метров (13 796 футов) выше среднего уровня моря. Измеряется от её основания на морском дне, это самая высокая в мире гора, на 10 203 метра (33 474 фута); Гора Эверест возвышается на 8848 метров (29 029 футов) над уровнем моря.[28] Гавайи окружены множеством подводных гор; однако, они оказались неподключенными к точке доступа и её вулканизмом.[29] Килауэа извергался непрерывно с 1983 года по Pu’u'Ō'ō, незначительные вулканического конуса, который стал привлекательным для вулканологов и туристов.[30]
Оползни
Гавайские острова имеют ковровое большое количество оползней получены из вулканического коллапса. Батиметрическое картирование выявило как минимум 70 крупных оползней на острове бока за 20 км (12 миль) в длину, а самый длинный 200 км (120 миль) долго и за Шаблон:Convert/km3 в объёме. Эти селевые потоки могут быть разделены на две основные категории: экономические спады, массовые передвижения по склонам которых медленно распрямите их создателей, и более катастрофические обломочные лавины, которая фрагмента вулканических склонах и разброс вулканических обломков, мимо их склонов. Эти слайды вызывают массовую цунами и землетрясений, вулканических массивов трещиноватых и разбросанный мусор за сотни километров от их источника.[31]
Спады, как правило, глубоко укоренившиеся в их создателей, двигаясь рок до 10 км (6 миль) глубоко внутри вулкана. Форсируют масса вновь выбрасывается вулканический материал, никнет может ползти вперед медленно, или резко вперед в спазмы, которые вызвали самый большой из Гавайских островов, исторические землетрясения, в 1868 и 1975 годах. Обломочные лавины, между тем, несколько тоньше и длиннее, и определяется вулканических амфитеатры на голову и бугристые ландшафты в их основе. Быстро движущиеся лавины несли 10 км (6 миль) блоками десятки километров, нарушая водную толщу и вызывают цунами. Свидетельства этих событий существует в виде морских отложений на склонах много Гавайских вулканов, и были отмечены на склонах несколько императорских подводных гор, таких как Дайкакудзи Гюйо и Детройт подводных гор.[32]
Эволюция и строительства
Гавайские вулканы следовать устоявшимся жизненным циклом роста и эрозии. После Нового вулкана форм, её выход лавы постепенно увеличивается. Высота и деятельность как пика, когда вулкан находится около 500 000 лет, а затем стремительно сокращаться. В конце концов он переходит в состояние покоя, и в конце концов вымерли. Эрозии затем выветривается вулкан, пока он снова становится подводных гор.[33]
Этот жизненный цикл состоит из нескольких этапов. Первый этап-это подводная лодка preshield этапе, в настоящее время представлен исключительно Lō'ihi горы. Во время этой стадии, вулкан строит высоту через все более частые извержения. Моря давление препятствует взрывным извержениям. Холодная вода быстро застывает лава, производя подушку лавы, что является типичным для подводной вулканической активности.
Как гора медленно растет, он проходит через щит этапов. Она образует много зрелых функций, таких как кальдера, в то время как под водой. Саммит в итоге нарушения поверхности, и лавы и воды океана «битва» для контроля, как вулкан входит в взрывоопасных молекулы сохраняют свою подвижность. Этот этап развития является примером взрывоопасные паровые отдушины. Этот этап производит главным образом вулканического пепла, результат волн, смачивая лавы. этот конфликт между лавы и моря влияет на Гавайской мифологии.:8–11
Вулкан входит в субаэральных молекулы сохраняют свою подвижность, когда он будет достаточно высок, чтобы выбраться из воды. Сейчас вулкан ставит на 95 % выше-высота воды в течение примерно 500 000 лет. После этого высыпания стали гораздо менее взрывоопасны. Лава вышла в этот этап часто включает в себя как pāhoehoe и’a'ā, и активный Гавайских вулканов, Мауна-Лоа и Килауэа, находятся в этой фазе. Гавайская лава часто насморк, блочный, медленно, и сравнительно легко прогнозировать; Геологическая служба США отслеживает, где это наиболее вероятно, будет работать, и поддерживает лучших сайт для просмотра лавы.[34]
После субаэральную фазу вулкан входит в серию postshield этапов, связанных оседания и эрозии, становится Атолл и в конце концов гору. После того, как Тихоокеанская плита перемещается из 20 °C (68 °F) тропиках, риф большей частью умирает, и потухший вулкан становится одним из примерно 10 000 бесплодной подводных гор по всему миру.[35] каждый императорским является потухшим вулканом.
Мифология
Вероятность того, что Гавайские острова стареют в северо-западном направлении выдвигали ещё древние Гавайцы в своих легендах про богиню вулканов Пеле.
См. также
- Список вулканических очагов
- Список вулканов в Тихом океане
- Список вулканов в США
- Мауи Нуи
- Типы вулканических извержений
Примечания
- ↑ H. Altonn; H. Altonn. Scientists dig for clues to volcano's origins: Lava evidence suggests Koolau volcano formed differently from others in the island chain . Honolulu Star-Bulletin. University of Hawaii—School of Ocean and Earth Science and Technology (31 мая 2000). Дата обращения: 21 июня 2009.
- ↑ G. R. Foulger. The Emperor and Hawaiian Volcanic Chains: How well do they fit the plume hypothesis? Дата обращения: 1 апреля 2009.
- ↑ Volcanism in Hawaii: papers to commemorate the 75th anniversary of the founding of the Hawaii Volcano Observatory. — United States Geological Survey, 1987. — Vol. 1.
- ↑ R. A. Apple; R. A. Apple. Thomas A. Jaggar, Jr., and the Hawaiian Volcano Observatory . Hawaiian Volcano Observatory—United States Geological Survey (4 января 2005). Дата обращения: 26 февраля 2012.
- ↑ R. J. Van Wyckhouse; R. J. Van Wyckhouse. Synthetic Bathymetric Profiling System (SYNBAPS) . Defense Technical Information Center (1973). Дата обращения: 25 октября 2009.
- ↑ H. Rance. Historical Geology: The Present is the Key to the Past. — QCC Press, 1999. — P. 405–407.
- ↑ MBARI Hawaii Multibeam Survey . Monterey Bay Aquarium Research Institute (1998). Дата обращения: 29 марта 2009.
- ↑ Апродов В. А. Императорско-Гавайская разломная зона // Вулканы. М.: Мысль, 1982. С. 303—306. (Серия Природа Мира)
- ↑ D. L. Turcotte. 1 // Geodynamics / D. L. Turcotte, G. Schubert. — 2. — Cambridge University Press, 2001. — P. 17, 324. — ISBN 0-521-66624-4.
- ↑ Heat is deep and magma is shallow in a hot-spot system . Hawaii Volcano Observatory—United States Geological Survey (18 июня 2001). Дата обращения: 29 марта 2009.
- ↑ Zhao, D (2004). "Global tomographic images of mantle plumes and subducting slabs: insight into deep Earth dynamics". Physics of the Earth and Planetary Interiors. 146 (1–2). Bibcode:2004PEPI..146....3Z. doi:10.1016/j.pepi.2003.07.032.
- ↑ Y. Ji (1998). "Detection of mantle plumes in the lower mantle by diffraction tomography: Hawaii". Earth and Planetary Science Letters. 159 (3–4). Elsevier. Bibcode:1998E&PSL.159...99J. doi:10.1016/S0012-821X(98)00060-0.
- ↑ D. Zhao (November 2007). "Seismic images under 60 hotspots: Search for mantle plumes". Gondwana Research. 12 (4). Elsevier: 335–355. doi:10.1016/j.gr.2007.03.001.
{{cite journal}}
: Указан более чем один параметр|author=
and|last=
(справка) - ↑ T. Sisson; T. Sisson. Temperatures and depths of origin of magmas fueling the Hawaiian volcanic chain . United States Geological Survey. Дата обращения: 2 апреля 2009.
- ↑ Ошибка в сносках?: Неверный тег
<ref>
; для сносокvon_herzen_1989
не указан текст - ↑ D. Zhao (November 2007). "Heat flow on hot spot swells: Evidence for fluid flow". Journal of Geophysical Research. 112 (B3). Elsevier: B03407. Bibcode:2007JGRB..11203407H. doi:10.1029/2006JB004299.
{{cite journal}}
: Википедия:Обслуживание CS1 (дата и год) (ссылка) - ↑ Ошибка в сносках?: Неверный тег
<ref>
; для сносокODP-Leg 197 main
не указан текст - ↑ Drilling Strategy . Ocean Drilling Program. Дата обращения: 4 апреля 2009.
- ↑ Emperor subduction? (2006). Дата обращения: 1 апреля 2009.CS1 maint: Uses authors parameter (link)
- ↑ M. Regelous (2003). "Geochemistry of Lavas from the Emperor Seamounts, and the Geochemical Evolution of Hawaiian Magmatism from 85 to 42 Ma". Journal of Petrology. 44 (1). Oxford University Press: 113–140. doi:10.1093/petrology/44.1.113.
{{cite journal}}
: Указан более чем один параметр|author=
and|last=
(справка) - ↑ D. O'Meara. Volcano: A Visual Guide. — Firefly Books, 2008. — ISBN 978-1-55407-353-5.
- ↑ SITE 1206 . Ocean Drilling Program Database-Results of Site 1206. Ocean Drilling Program. Дата обращения: 9 апреля 2009.
- ↑ Site 1205 Background and Scientific Objectives . Ocean Drilling Program database entry. Ocean Drilling Program. Дата обращения: 10 апреля 2009.
- ↑ D. A. Clauge and G. B. Dalrymple (1987). «The Hawaiian-Emperor volcanic chain: Part 1. Geologic Evolution». United States Geological Survey Professional Paper 1350. p. 23.
- ↑ P. Wessel (1993). "Observational Constraints on Models of the Hawaiian Hot Spot Swell". Journal of Geophysical Research. 98 (B9). American Geophysical Union / Johns Hopkins Press: 16, 095–16, 104. Bibcode:1993JGR....9816095W. doi:10.1029/93JB01230. ISSN 0148-0227. Дата обращения: 24 декабря 2010.
{{cite journal}}
: Указан более чем один параметр|author=
and|last=
(справка) - ↑ K. Rubin. Reply to Ask-An-Earth-Scientist . University of Hawaii. Дата обращения: 11 мая 2009.
- ↑ How Volcanoes Work: Shield Volcanoes . San Diego State University. Дата обращения: 25 января 2012.
- ↑ H. King. Highest Mountain in the World . Дата обращения: 4 июля 2009.
- ↑ B. W. Eakens; B. W. Eakens. Hawaii's Volcanoes Revealed . United States Geological Survey. Дата обращения: 28 марта 2009. Архивировано 26 октября 2004 года.
- ↑ M. O. Garcia; Trusdell; Pietruszka; et al. (1996). "Petrology of lavas from the Puu Oo eruption of Kilauea Volcano: III. The Kupaianaha episode (1986–1992)". Bulletin of Volcanology. 58 (5). Springer: 359–379. Bibcode:1996BVol...58..359G. doi:10.1007/s004450050145.
{{cite journal}}
: Неизвестный параметр|displayauthors=
игнорируется (|display-authors=
предлагается) (справка); Явное указание et al. в:|author2=
(справка)CS1 maint: Explicit use of et al. (link) - ↑ 4205 метров (13 796 футов)
- ↑ B. C. Kerr (12 июля 2005). "Seismic stratigraphy of Detroit Seamount, Hawaiian Emperor seamount chain: Post-hot-spot shield-building volcanism and deposition of the Meiji drift" (PDF). Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 6 (7). Stanford University: n/a. Bibcode:2005GGG.....6.7L10K. doi:10.1029/2004GC000705. Дата обращения: 25 февраля 2012.
- ↑ Шаблон:Convert/km3
- ↑ Recent Kīlauea Status Reports, Updates, and Information Releases . United States Geological Survey—Hawaiian Volcano Observatory. Дата обращения: 15 марта 2009.
- ↑ Seamounts . Encyclopædia Britannica. Britannica.com Inc. (1913). Дата обращения: 15 марта 2009.
Ссылки
- Пеле-Богиня огня—детали Пеле всю историю, по данным Гавайских мифах.
- Длинный след Гавайской горячей точкой—УСГС статьи на цепи Гавайских островов.
- Эволюция Гавайские вулканы—УСГС статьи об эволюции Гавайских вулканов с течением времени.