Hawaii hotspot

A Hawaii hotspot ( Hawaii hotspot ) egy vulkáni hotspot Hawaii szigetének közelében , a Csendes - óceán északi részén . A világ egyik leghíresebb és leginkább tanulmányozott hotspotja [1] .

Történelem

1840 és 1841 között James Dana amerikai ásványkutató tagja volt egy nagy amerikai csendes-óceáni expedíciónak, amelyet Charles Wilkes vezetett . A Mauna Loa tetején ingával mérte meg a gravitációs erőt . Ezenkívül a tudós lávamintákat gyűjtött, és leírta a hawaii vulkánok pajzs alakú formáját. Titus Coan misszionárius Dan kérésére folytatta a vulkánok megfigyelését. Ez lehetővé tette 1852-ben az első tudományos jelentés közzétételét.

1880-1881-ben Dana folytatta Hawaii tanulmányait. Megerősítette (az erózió mértéke alapján ) a szigetek korának északnyugati irányú növekedését. Arra a következtetésre jutott, hogy a hawaii lánc két vulkáni láncból állt, amelyek különálló párhuzamos pályák mentén helyezkednek el. Elnevezte őket:

Felvetette egy törött zóna jelenlétét ("Nagy Dana Fault"), és ez az elmélet a 20. század közepéig létezett [2].

Az 1884-1887-es expedíció során K. I. Dutton kiegészítette Dana eredményeit:

1912-ben Thomas Jaggar geológus megalapította a Hawaii Vulkán Obszervatóriumot a Kilauea vulkán tetején . 1919 - ben csatlakozott a National Oceanic and Atmospheric Administrationhez és 1924 - ben az USGS - hez .

Harold Stearnsom 1946-ban megalkotta a szigetek kialakulásának evolúciós modelljét, amely a kőzetek korának pontosabb meghatározásán alapul [4] .

1963-ban John Tuzo Wilson kidolgozta a vulkáni forró pontok klasszikus elméletét . Azt javasolta, hogy egyetlen rögzített köpenycsóva ("köpenycsóva") vulkán keletkezését okozza, amelyet aztán a csendes- óceáni litoszféra lemezének mozgása visszahúz és elszigetel a fűtőforrástól . Ennek következtében a vulkán évmilliók során elveszíti tevékenységét, és végül az erózió következtében elpusztul, és a tengerszint alatt marad . Ezen elmélet szerint a birodalmi és a hawaii hegygerincek találkozási pontjában az egyenestől való 60 fokos eltérés a Csendes-óceáni lemez irányának változásának következménye.

Az 1970-es évek óta (különösen 1994 és 1998 között) a hawaii tengerfenéket részletesen tanulmányozták szonárokkal és merülőeszközökkel [5] [6] [7] , ami megerősítette a hawaii hotspot elméletet.

Ezt megelőzően sokáig úgy tartották, hogy a hawaii szigetcsoport a földkéreg  "törészónája" , bár a vulkánok korának fokozatos változása ezen a " törésen " már ismert volt [8] .

2003-ban megjelent egy új verzió - a "mobil Hawaii hotspot". Azt sugallja, hogy a 47 millió éves íjat a csóva mozgásának megváltozása okozta , nem pedig a csendes-óceáni lemez .

Szerkezet és kompozíció

A legtöbb vulkán a Földön a tektonikus lemezek határain geológiai tevékenység következtében jön létre , azonban a hawaii hotspot messze van a csendes- óceáni lemez határától (körülbelül 3200 km).

A hawaii köpenycsóva létrehozta a Hawaii-Imperial Seamount Chain  -t, amely vulkánok (tengeralattjáró gerincek) 5800 kilométeres láncolata. A lánc Hawaii szigetének déli részétől az Aleut-árok széléig terjed . E vulkánok közül négy aktív , kettő szunnyadó, és több mint 123 inaktív (melyek közül sok már erodálódott – a tengerhegyek és atollok ).

Geofizikai módszerek kimutatták a hawaii forró pont méretét: 500-600 km széles és akár 2000 km mély is. Ezen a ponton az elmúlt 85 millió éves tevékenység során mintegy 750 ezer köbkilométer láva jött ki belőle . A lemez sodródási sebessége fokozatosan csökken, ami a vulkánok egyre közelebbi elhelyezkedésének irányába mutató tendenciát váltott ki.

A geofizikusok úgy vélik, hogy a forró pontok az alsó köpenyből vagy közvetlenül a mag felett keletkeznek [9] . A mag által felmelegítve a köpeny kevésbé viszkózus része kitágul és a felszínre emelkedik (lásd Rayleigh–Taylor instabilitás ). Így keletkezik egy köpenycsóva , amely eléri a litoszféra alját , felmelegíti azt és vulkánkitöréseket okoz [10] .

A "forró pontot" szeizmikus tomográfia segítségével határozták meg , szélességét 500-600 kilométerre becsülik [11] [12] . A képek 1500 km mélységig vékony, kis sebességű zónákat mutattak, amelyek 2000 km mélységtől a Föld külső magjának széléig terjedő nagy zónákkal kapcsolódnak össze. Ezek a zónák megolvasztják a köpenyt, és létrehoznak egy "fáklyát" (csóva vagy csóva), amely a felső köpenyhez megy [13] .

Hőmérséklet és mozgás

A gránát és az olivin olvadásával kapcsolatos tanulmányok kimutatták, hogy a forró pont magmakamrája körülbelül 90-100 km mélységben található, ami megfelel az óceáni litoszféra becsült mélységének, és az olvadás fedőjeként szolgál. edény"; hőmérséklete körülbelül 1500°C [14] [15] .

A hawaii vulkánok évente körülbelül 5-10 centiméteres sebességgel sodródnak északnyugat felé a hotspottól. A forró pont délre ment mintegy 800 km-re a birodalmi tartományhoz képest. Ezt a következtetést megerősítik a paleomágneses vizsgálatok ( a Föld mágneses mezőjének változásaira vonatkozó adatok , amelyek irányát a sziklák megszilárdulásakor rögzítették), amelyek azt mutatják, hogy ezek a tengerhegyek magasabb szélességi fokon helyezkedtek el, mint a mai Hawaii. A fordulat előtt a mozgás sebessége évi 7-9 cm volt [16]

A lánc legrégebbi vulkánja a Meiji Seamount. Az Aleut-árok szélén található, és 85 millió évvel ezelőtt alakult ki. Néhány millió éven belül eltűnik, ahogy a Csendes-óceáni lemez az eurázsiai lemez alá csúszik [17]

A magma összetétele és kimenete

A vulkáni magma összetétele jelentősen megváltozott a hotspot tevékenység során, amit a stroncium , nióbium és palládium koncentrációarányai mutatnak . A birodalmi tartomány tengerhegyei legalább 46 millió évig voltak aktívak (a legrégebbi lávák a kréta időszakból származnak ), a Hawaii-hátság pedig a következő 39 millió évig (összesen 85 millió évig). Az adatok a stronciumtartalom vertikális változékonyságát jelzik, mind a lúgos (korai stádium), mind a tholeiites (késői stádiumú) lávákban. A szisztematikus növekedés a hajlítás pillanatában élesen lelassul [18] .

A forró pontok által létrehozott vulkánok szinte teljes egészében magmás bazaltból és gabbro és diabáz hasonló összetételéből állnak . Más magmás kőzetek kis mennyiségben jelen vannak a régi vulkánokon [19] .

Idővel a láva kibocsátása nő. Az elmúlt hatmillió évben sokkal magasabb volt, mint valaha – évi 0,095 köbkilométer. Átlagosan az elmúlt millió év során a láva kibocsátása még magasabb, körülbelül 0,21 köbméter. km évente. Összehasonlításképpen: az óceánközéphátság átlagos áramlási sebessége körülbelül 0,02 km³ a gerinc minden 1000 km-ére [20] [21] [22] .

A geoid domborzata és alakja

A Hawaii-Imperial Seamount Chain részletes topográfiai elemzése azt mutatja, hogy a hotspot magasan van. A leggyorsabb magasságcsökkenés és a felszínmagasság és a geoidmagasság legnagyobb aránya a vulkánlánc délkeleti részén figyelhető meg [23]

1953-ban Robert S. Dietz és munkatársai azt javasolták, hogy a felszín felemelkedésének oka a köpenyfelemelkedés ( upwelling ). Később a litoszféra alsó részén megjelentek a melegedés okozta tektonikus emelkedések jelei.

Mitológia

Az a gondolat, hogy a Hawaii-szigetek északnyugati irányban öregednek, jelen van az ókori hawaiiak mítoszaiban, amelyek Pele vulkánistennőről szólnak , aki egymás után az egyik vulkánról a másikra költözött, és aktívvá tette őket.

Lásd még

Hawaii szigetének vulkánjai és határaik
  1. Kohala ( 1670 m ) - kihalt;
  2. Mauna Kea ( 4205 m ) - alvó;
  3. Hualalai ( 2523 m ) - alvó;
  4. Mauna Loa ( 4169 m ) - aktív;
  5. Kilauea ( 1247 m ) - aktív;
  6. Loihi ( −975 m ) - víz alatti aktív.

Jegyzetek

  1. ↑ H. Altonn A tudósok a vulkán eredetére utaló nyomok után kutatnak: A láva bizonyítékai arra utalnak, hogy a Koolau vulkán másképp alakult ki, mint a szigetlánc többi tagja . Honolulu Star-Bulletin . Hawaii Egyetem – Óceán- és Földtudományi és Technológiai Iskola (2000. május 31.). Letöltve: 2009. június 21. Az eredetiből archiválva : 2008. július 6..
  2. ↑ GR Foulger A császár és a Hawaii vulkáni láncok: Mennyire illeszkednek a csóva-hipotézishez? . Letöltve: 2009. április 1. Az eredetiből archiválva : 2012. január 16..
  3. ↑ Vulkanizmus Hawaii-on: iratok a Hawaii Vulkán Obszervatórium alapításának 75. évfordulója alkalmából  . - Amerikai Egyesült Államok Geológiai Szolgálata, 1987. - Vol. egy.
  4. ↑ RA Apple Thomas A. Jaggar, Jr. és a Hawaii Vulkán Obszervatórium . Hawaii Vulkán Obszervatórium; Egyesült Államok Geológiai Szolgálata (2005. január 4.). Az eredetiből archiválva : 2009. június 14.
  5. ↑ RJ Van Wyckhouse szintetikus batimetrikus profilozó rendszer (SYNBAPS) (hivatkozás nem érhető el) . Védelmi Műszaki Információs Központ (1973). Hozzáférés dátuma: 2009. október 25. Az eredetiből archiválva : 2012. február 27. 
  6. ↑ H. Rance; H.Rance. Történelmi geológia: A jelen a  múlt kulcsa . - QCC Press, 1999. - P. 405-407.
  7. ↑ MBARI Hawaii Multibeam felmérés . Monterey Bay Aquarium Research Institute (1998). Letöltve: 2009. március 29. Az eredetiből archiválva : 2016. augusztus 12..
  8. ↑ Aprodov V.A. birodalmi-hawaii törészóna // Vulkánok. M.: Gondolat, 1982. S. 303-306. (A világ természete sorozat)
  9. ↑ D. L. Turcotte; G. Schubert. 1 // Geodinamika  (neopr.) . - 2. - Cambridge University Press , 2001. - S. 17, 324. - ISBN 0-521-66624-4 .
  10. ↑ A forró pontrendszerben a hő mély, a magma pedig sekély . Hawaii Vulkán Obszervatórium – Egyesült Államok Geológiai Szolgálata (2001. június 18.). Hozzáférés dátuma: 2009. március 29. Az eredetiből archiválva : 2012. február 16.
  11. ↑ Zhao, D. Globális tomográfiás képek a köpenyoszlopokról és az aláhúzódó lapokról: betekintés a Föld mély dinamikájába   // A Föld és a bolygó belsejének fizikája : folyóirat. - 2004. - 20. évf. 146. sz . 1-2 . - doi : 10.1016/j.pepi.2003.07.032 . — Iránykód .
  12. ↑ Y. Ji. A köpenyoszlopok kimutatása a köpeny alsó részén diffrakciós tomográfiával: Hawaii   // Föld- és bolygótudományi levelek : folyóirat. - Elsevier , 1998. - Vol. 159. sz . 3-4 . - doi : 10.1016/S0012-821X(98)00060-0 . - Iránykód .
  13. ↑ D. Zhao; D. Zhao. Szeizmikus képek 60 hotspot alatt: Search for mantle plumes  // Gondwana Research  : Journal  . - Elsevier , 2007. - November ( 12. kötet , 4. szám ). - P. 335-355 . - doi : 10.1016/j.gr.2007.03.001 .
  14. ↑ T. Sisson A hawaii vulkáni láncot tápláló magmák hőmérsékletei és származási mélységei . Egyesült Államok Geológiai Szolgálata . Letöltve: 2009. április 2. Az eredetiből archiválva : 2016. április 21..
  15. ↑ D. Zhao. Hőáramlás a forró pontokon: bizonyíték a folyadékáramlásra  //  Journal of Geophysical Research : folyóirat. - Elsevier , 2007. - November ( 112. kötet , B3. sz. ). — P. B03407 . - doi : 10.1029/2006JB004299 . — .
  16. ↑ Fúrási stratégia . Óceánfúró program . Letöltve: 2009. április 4. Az eredetiből archiválva : 2010. július 29.
  17. ↑ Császár alávonás? (2006). Letöltve: 2009. április 1. Az eredetiből archiválva : 2015. február 23.. CS1 maint: Authors paramétert használ ( link )
  18. ↑ M. Regelous; M. Regelous. A lávák geokémiája az Emperor Seamountsról és a hawaii magmatizmus geokémiai fejlődése 85-től 42-ig  //  Journal of Petrology : folyóirat. - Oxford University Press , 2003. - Vol. 44 , sz. 1 . - 113-140 . o . - doi : 10.1093/petrology/44.1.113 .
  19. ↑ D. O'Meara; D. O'Meara. Vulkán: Vizuális útmutató  (neopr.) . - Firefly Books , 2008. - ISBN 978-1-55407-353-5 .
  20. ↑ 1206. OLDAL . Ocean Drilling Program Database - Results of Site 1206 . Óceánfúró program . Letöltve: 2009. április 9. Az eredetiből archiválva : 2016. március 3.
  21. ↑ 1205. oldal Háttér és tudományos célkitűzések . Ocean Drilling Program adatbázis bejegyzés . Óceánfúró program . Letöltve: 2009. április 10. Az eredetiből archiválva : 2016. március 3.
  22. ↑ D. A. Clauge és G. B. Dalrymple (1987). "A Hawaii-Császár vulkáni lánc: 1. rész. Geológiai evolúció". United States Geological Survey Professional Paper 1350. p. 23.
  23. ↑ P. Wessel ; P. Wessel . Megfigyelési korlátok a hawaii forró pontok duzzadása modelljeiben  //  Journal of Geophysical Research : folyóirat. - American Geophysical Union / Johns Hopkins Press, 1993. - Vol. 98 , sz. B9 . - P. 16.095-16.104 . — ISSN 0148-0227 . - doi : 10.1029/93JB01230 . - Iránykód .

Linkek