Tektonske plošče

Tektonika plošč in havajska vroča točka



Objavljeno od Izbruhi havajskih vulkanov - preteklost, sedanjost in prihodnostavtor: Robert Tilling, Christina Heliker in Donald SwansonAmeriški geološki pregled Splošne informacije izdelek 117.

Zemljevid Pacifiškega bazena: Zemljevid porečja Tihega oceana, na katerem je prikazana havajska grebena in cesarskih podmorskih verig in aleutski rov. Osnovni zemljevid iz "Ta dinamični planet."

Izvor Havajskih otokov

Havajski otoki so vrhovi velikanskih vulkanskih gora, ki so nastali zaradi neštetih izbruhov tekoče lave v več milijonih let; nekaj stolpov več kot 30.000 čevljev nad morsko dno. Ti vulkanski vrhovi, ki se dvigajo nad gladino oceana, predstavljajo le majhen, viden del ogromnega grebena podmornice, havajske grebene in cesarskih morskih verig, sestavljen iz več kot 80 velikih vulkanov.

Vulkan Mauna Kea na otoku Havaji ima nadmorsko višino 13 796 čevljev. Vendar se osnovo otoka začne približno 18.000 čevljev pod morsko gladino. Če bi otok Havaji veljal za "goro", bi bil najvišji na svetu, saj je Mount Everest premagal za več kot 1000 čevljev. Nauči se več.

Ta razpon se razprostira čez dno Tihega oceana od Havajskih otokov do aleutskega rova. Dolžina samega dela Havajskega grebena, med otokom Hawai'i in otokom Midway proti severozahodu, je približno 1600 milj, kar je približno oddaljenost od Washingtona, D.C., do Denverja, Colorado. Količina lave, ki je izbruhnila iz tega velikega grebena, približno 186.000 kubičnih milj, je več kot dovolj, da pokrijete državo Kalifornijo s plastjo debelo 1 miljo.

Vrste meja plošče: Blokski diagrami divergentnih, konvergentnih in transformiranih meja plošče.

Tektonika plošč in havajska vroča točka

V zgodnjih šestdesetih letih prejšnjega stoletja sta se s tem povezana pojma "širjenje morskega dna" in "tektonika plošč" pojavila kot močne nove hipoteze, ki so jih geologi razlagali za značilnosti in premike zemeljske plasti. V skladu s tektonsko teorijo plošč je, da je zunanja plast Zemlje ali "litosfera" sestavljena iz približno ducata plošč ali plošč, od katerih vsaka v povprečju meri od 50 do 100 milj. Te plošče se med seboj premikajo s povprečno hitrostjo nekaj centimetrov na leto, približno tako hitro kot rastejo človeški nohti. Znanstveniki prepoznajo tri običajne vrste mej med temi premičnimi ploščami (glej diagrame):

(1) Divergentne meje

Sosednje plošče se potegnejo narazen, denimo na Srednjeatlantskem grebenu, ki ločuje Pate Severne in Južne Amerike od Evroazijske in afriške plošče. To razdvajanje povzroči "širjenje morskega dna" kot novega materiala iz spodnje manj toge plasti ali "astenosfere", napolni razpoke in doda tem oceanskih plošč. Glej: Poučevanje o različnih mejah plošč.

(2) Konvergentne meje

Dve plošči se pomikata drug proti drugemu, ena pa se vleče navzdol (ali "potlačeno") pod drugo. Konvergentne meje plošč se imenujejo tudi "območja subdukcije" in jih označuje Aleutski rov, kjer se pod ploščo Severne Amerike podreja Tihoplanska plošča. Mount St. Helens (jugozahodno od Washingtona) in Mount Fuji (Japonska) sta odlična primera vulkanov subdukcijskega območja, oblikovanih vzdolž konvergentnih meja plošč. Glej: Poučevanje o konvergentnih mejah plošč.

(3) Preoblikovanje meja

Ena plošča drsi vodoravno mimo druge. Najbolj znan primer je potresno območje San Andreas v Kaliforniji, ki označuje mejo med ploščami Tihega oceana in Severne Amerike. Glej: Poučevanje o mejah transformacijskih plošč.

Tektonske plošče in aktivni vulkani sveta: Večina aktivnih vulkanov se nahaja ob ali blizu meja Zemeljskih premikajočih se tektonskih plošč. Havajski vulkani pa se pojavljajo sredi Pacifiške plošče in nastajajo zaradi vulkanizma nad havajsko "vročo točko" (glej besedilo). Tu so prikazani le nekateri izmed več kot 500 aktivnih vulkanov na Zemlji (rdeči trikotniki). Slika ZDA. Kliknite za povečavo.

Potresi in vulkani na mejah plošč

Skoraj vsi svetovni potresi in aktivni vulkani se dogajajo vzdolž ali blizu meja zemeljskih premičnih plošč. Zakaj se potem havajski vulkani nahajajo sredi Pacifiške plošče, več kot 2000 milj od najbližje meje s katero koli drugo tektonsko ploščo? Zagovorniki tektonike plošč najprej niso imeli razlage za pojav vulkanov znotraj notranjosti plošč ("znotrajplanski" vulkanizem).

Hipoteza "Vroča točka"

Potem je leta 1963 kanadski geofizik J. Tuzo Wilson v okviru tektonike plošč predstavil genialno razlago, tako da je predlagal hipotezo o "vroči točki". Wilsonova hipoteza je bila široko sprejeta, saj se dobro ujema z večino znanstvenih podatkov o linearnih vulkanskih otoških verigah v Tihem oceanu na splošno in zlasti na Havajskih otokih.

Kako globoke so vroče pege?

Po Wilsonu izrazita linearna oblika havajsko-cesarske verige odraža progresivno gibanje Pacifične plošče po "globoki" in "fiksni" vroči točki. V zadnjih letih znanstveniki razpravljajo o dejanski (globini) havajskih in drugih žariščih Zemlje. Ali se razprostirajo le nekaj sto kilometrov pod litosfero? Ali pa se raztezajo na tisoče kilometrov, morda do zemeljske meje jedra?

Ali se vroče točke premikajo?

Medtem ko se znanstveniki na splošno strinjajo, da so vroče točke pritrjene v položaju glede na hitrejše premikanje prekrivajočih se plošč, nekatere nedavne študije kažejo, da lahko vroče točke počasi selijo skozi geološki čas. Vsekakor havajska vroča točka delno stopi regijo tik pod previsoko Tiho pacifiško ploščo, pri čemer nastajajo majhne, ​​izolirane pike staljene kamnine (magma). Manj gosto od okoliških trdnih kamnin se magmatske klopi združijo in se naraščajo skozi strukturno šibka območja in na koncu izbruhnejo kot lava na oceansko dno, da bi zgradile vulkane.

Havajsko-cesarska veriga

V obdobju približno 70 milijonov let so združeni procesi nastajanja magme, izbruhi in nenehno gibanje Tihe plošče po nepremični vroči točki pustili sled vulkanov po oceanskem dnu, ki jih danes imenujemo havajsko-cesarjeva veriga. Ostri ovinek v verigi približno 2200 milj severozahodno od otoka Hawai'i je bil prej razložen kot velika sprememba smeri gibanja plošče pred približno 43–45 milijoni let (Ma), kot nakazujejo dobe, ki jih vulkani brakirajo ovinek.

Vendar pa nedavne študije kažejo, da se je severni del (cesarska veriga) oblikoval kot vroča točka, ki se je premikal proti jugu do približno 45 Ma, ko se je fiksal. Potem je prevladovalo gibanje plošč proti severovzhodu, kar je povzročilo, da je Havajski greben "navzdol" iz žarišča.

Havajska vroča točka: Razgled po havajski otoški verigi, ki prikazuje sklepni plašč, ki je napajal havajsko žarišče na prevladujoči pacifiški plošči. Geološka doba najstarejšega vulkana na vsakem otoku (Ma = milijoni let nazaj) so progresivno starejša do severozahoda, skladna z modelom žarišča nastanka havajske grebene in cesarske podmorske verige. Spremenjeno s podobe Joela E. Robinsona iz USGS-a na zemljevidu Simkina in drugih, na tem zemljevidu "Ta dinamični planet", 2006.

Loihi Seamount: Dejanski podvodni vulkan ob južni obali Velikega otoka Hawai'i. Slika Creative Commons avtorja Kmusser. Kliknite za povečavo.

Starost otokov

Otok Hawai'i je jugovzhodni in najmlajši otok v verigi. Na jugovzhodnem delu otoka Hawai'i trenutno prekriva žarišče in še vedno dovaja vir magme, da nahrani svoje aktivne vulkane. Lö'ihi Seamount, aktivni podvodni vulkan ob južni obali otoka Hawai'i, lahko označi začetek območja nastanka magme na jugovzhodnem robu vroče točke. Z morebitno izjemo Mauija so se drugi havajski otoki premaknili severozahodno od vroče točke - zaporedno so bili odrezani od vztrajajočega vira magme in niso več vulkansko aktivni.

Progresivni odtok otokov od severovzahoda od njihovega izvora preko vroče točke dobro kaže starost glavnih tokov lave na različnih Havajskih otokih od severozahoda (najstarejšega) do jugovzhodnega (najmlajšega), danega v milijonih let: Ni 'ihau in Kaua'i, 5,6 do 3,8; O'ahu, 3,4 do 2,2; Moloka'i, 1,8 do 1,3; Maui, 1,3 do 0,8; in Hawai'i, manj kot 0,7 in še vedno raste.

Tudi za otok Hawai'i je relativna starost njegovih petih vulkanov združljiva s teorijo o žariščih (glej zemljevid, stran 3). Kohala na severozahodnem kotu otoka je najstarejša, ki je pred približno 120.000 leti prenehala z eruptivno dejavnostjo. Druga najstarejša je Mauna Kea, ki je nazadnje izbruhnila pred približno 4.000 leti; Sledi Hualälai, ki je v pisni zgodovini doživel le en izbruh (1800-1801). Nazadnje sta bila Mauna Loa in Kïlauea v zadnjih dveh stoletjih živahno in večkrat dejavna. Ker raste na jugovzhodnem boku Mauna Loa, velja, da je Kïlauea mlajša od svoje velike sosede.

Velikost havajske vroče točke ni dobro znana, vendar je verjetno dovolj velika, da lahko zajema in hrani trenutno aktivne vulkane Mauna Loa, Kïlauea, Lö'ihi in po možnosti tudi Hualälai in Haleakalä. Nekateri znanstveniki ocenjujejo, da je havajska vroča točka približno 200 milj, z veliko ožjimi navpičnimi prehodi, ki dovajajo magmo do posameznih vulkanov.