Obsah
- Původ havajských ostrovů
- Plate Tectonics a havajské hot spot
- (1) Divergentní hranice
- (2) Konvergentní hranice
- (3) Transformační hranice
- Zemětřesení a sopky na hranicích desek
- Hypotéza „Hot Spot“
- Jak hluboké jsou horká místa?
- Pohybují se Hot Spots?
- Havajsko-císařský řetěz
- Věk ostrovů
Mapa Tichého oceánu: Mapa tichomořské pánve znázorňující umístění řetězce havajských hřebenů a císařských hřebenů a aleutského příkopu. Základní mapa z této dynamické planety.
Původ havajských ostrovů
Havajské ostrovy jsou vrcholky gigantických sopečných hor vytvořených nespočetnými erupcemi tekuté lávy během několika milionů let; nějaká věž více než 30 000 stop nad mořem. Tyto sopečné vrcholy stoupající nad hladinu oceánu představují pouze nepatrnou, viditelnou část obrovského podmořského hřebene, havajský hřeben - řetěz císařských slonů, složený z více než 80 velkých sopek.
Tento rozsah se táhne napříč Tichým oceánem od havajských ostrovů po aleutský příkop. Samotná délka havajského segmentu Ridge, mezi ostrovem Havaj a ostrovem Midway na severozápad, je asi 1600 km, zhruba vzdálenost od Washingtonu, D.C., do Denveru v Coloradu. Množství lávy, které propuklo, aby vytvořilo tento obrovský hřeben, asi 186 000 kubických mil, je více než dost na pokrytí státu Kalifornie vrstvou o tloušťce 1 míle.
Typy hranic desek: Blokové diagramy divergentních, konvergentních a transformačních hranic desek.
Plate Tectonics a havajské hot spot
Na počátku šedesátých let se související pojmy „šíření mořského dna“ a „tektoniky talířů“ objevily jako silné nové hypotézy, které geologové použili k interpretaci rysů a pohybů povrchové vrstvy Země. Podle tektonické teorie desek tvoří pevná vnější vrstva Země nebo „litosféra“ asi tucet desek nebo desek, z nichž každá je v průměru 50 až 100 mil. Tyto talíře se pohybují relativně k sobě při průměrné rychlosti několika palců za rok, tak rychle, jak rostou lidské nehty. Vědci rozpoznávají tři běžné typy hranic mezi těmito pohyblivými deskami (viz schémata):
(1) Divergentní hranice
Sousední desky se od sebe oddělují, například na středoatlantickém hřebeni, který odděluje severní a jižní Ameriku od platní Eurasie a Afriky. Toto roztažení způsobuje „šíření mořského dna“, protože nový materiál z podkladové méně tuhé vrstvy nebo „astenosféry“ vyplňuje trhliny a přidává se k těmto oceánským talířům. Viz: Výuka o hranicích divergentních desek.
(2) Konvergentní hranice
Dvě desky se pohybují směrem k sobě a jedna je tažena dolů (nebo „tlumena“) pod druhou. Hranice konvergentních desek se také nazývají „subduction zóny“ a jsou typizovány aleutským příkopem, kde je Pacific Plate pod Severoamerickou destičkou tlumena. Mount St. Helens (jihozápadní Washington) a Mount Fuji (Japonsko) jsou vynikajícími příklady sopek subduction zóny vytvořených podél hranic konvergentních desek. Viz: Výuka o hranicích konvergentních desek.
(3) Transformační hranice
Jedna deska se posouvá vodorovně za druhou. Nejznámějším příkladem je poruchová zóna San Andreas Fault Zone v Kalifornii, která označuje hranici mezi tichomořskými a severoamerickými deskami. Viz: Výuka o hranicích transformačních desek.
Tektonické desky a aktivní sopky světa: Nejaktivnější sopky se nacházejí podél nebo blízko hranic Země, které posouvají tektonické desky. Havajské sopky se však vyskytují uprostřed Tichého oceánu a jsou tvořeny vulkanismem nad havajským „horkým místem“ (viz text). Zde jsou zobrazeny pouze některé ze Země více než 500 aktivních sopek (červené trojúhelníky). Obrázek USGS. Klikni pro zvětšení.
Zemětřesení a sopky na hranicích desek
Téměř všechna světová zemětřesení a aktivní sopky se vyskytují podél nebo v blízkosti hraničních desek Země. Proč se tedy havajské sopky nacházejí uprostřed Tichého oceánu, více než 2 000 mil od nejbližší hranice s jakoukoli jinou tektonickou deskou? Zastáncové deskové tektoniky zpočátku neměli vysvětlení výskytu sopek v interiérech desek („intraplate“ vulkanismus).
Hypotéza „Hot Spot“
Pak v roce 1963 poskytl kanadský geofyzik J. Tuzo Wilson geniální vysvětlení v rámci tektoniky desek navržením hypotézy „hot spot“. Wilsonova hypotéza se stala široce přijímanou, protože dobře souhlasí s mnoha vědeckými údaji o lineárních sopečných ostrovních řetězcích v Tichém oceánu obecně - a zejména o havajských ostrovech.
Jak hluboké jsou horká místa?
Podle Wilsona výrazný lineární tvar havajsko-císařského řetězce odráží postupný pohyb pacifické desky nad „hlubokým“ a „fixním“ horkým místem. V posledních letech vědci diskutovali o skutečné hloubce havajských a jiných horkých míst Země. Rozkládají se jen pár stovek mil pod litosférou? Nebo se rozprostírají tisíce kilometrů, snad na hranici jádra pláště Země?
Pohybují se Hot Spots?
Také, zatímco vědci obecně souhlasí s tím, že horká místa jsou fixována v poloze relativně k rychle se pohybujícím převažujícím talířům, některé nedávné studie ukázaly, že horká místa mohou pomalu migrovat v průběhu geologického času. V každém případě havajské horké místo částečně roztaví oblast těsně pod převládající pacifickou deskou a vytváří malé izolované kuličky roztavené horniny (magma). Méně husté než okolní pevná skála, magma kuličky se spojují a vznášejí se strukturálně slabými zónami a nakonec vybuchují jako láva na dně oceánu a staví sopky.
Havajsko-císařský řetěz
Během přibližně 70 milionů let kombinované procesy tvorby magmatu, erupce a nepřetržitého pohybu Pacifikového talíře přes stacionární horké místo zanechaly stopu sopek přes oceánské dno, které nyní nazýváme Havajsko-císařským řetězcem. Prudký ohyb v řetězu asi 2 200 mil severozápadně od ostrova Havaj byl dříve interpretován jako zásadní změna směru pohybu desky asi před 43–45 miliony let (Ma), jak naznačují věky sopek, které ohýbají ohyb .
Nedávné studie však naznačují, že severní segment (císařský řetězec) vznikl, když se horká skvrna pohybovala na jih až do doby 45 ma, když byla pevná. Poté převládal pohyb talířů na severozápadě, což vedlo ke vzniku havajského hřebene „po proudu“ od hotspotu.
Havajské horké místo: Výřez podél havajského ostrovního řetězce ukazující odvozený plášť pláště, který napájel havajské horké místo na převládající pacifické desce. Geologické věky nejstarší sopky na každém ostrově (před Ma = miliony let) jsou postupně starší na severozápad, v souladu s modelem hot spotu pro vznik havajského řetězu hřebenů hřeben-císař. Upraveno z obrázku Joela E. Robinsona, USGS, na mapě „The Dynamic Dynamic Planet“ Simkina a dalších, 2006.
Loihi Seamount: Aktivní podmořská sopka u jižního pobřeží Velkého ostrova Havaje. Obrázek Creative Commons od Kmusser. Klikni pro zvětšení.
Věk ostrovů
Ostrov Havaj je nejjižnější a nejmladší ostrov v řetězci. Nejvýchodnější část ostrova Havaj v současné době překrývá horké místo a stále poklepává na zdroj magmatu, aby nakrmil své aktivní sopky. Löihi Seamount, aktivní podmořská sopka u jižního pobřeží ostrova Hawaiis, může označit začátek zóny formování magmatu na jihovýchodním okraji horkého bodu. S možnou výjimkou Maui se další havajské ostrovy posunuly severozápadně za horké místo - postupně byly odříznuty od zdroje magmatu a již nejsou vulkanicky aktivní.
Progresivní severozápadní drift ostrovů od jejich původního bodu přes horké místo je dobře ukázán věky hlavních lávových toků na různých havajských ostrovech od severozápadu (nejstaršího) k jihovýchodu (nejmladšího), uvedené v milionech let: Niihau a Kauai, 5,6 až 3,8; Oahu, 3,4 až 2,2; Molokai, 1,8 až 1,3; Maui, 1,3 až 0,8; a Havaj, méně než 0,7 a stále rostou.
Dokonce i pro samotný ostrov Havaj je relativní věk pěti sopek slučitelný s teorií hot-spot (viz mapa, strana 3). Kohala, v severozápadním rohu ostrova, je nejstarší a ukončila eruptivní činnost asi před 120 000 lety. Druhým nejstarším je Mauna Kea, který naposledy vypukl asi před 4 000 lety; další je Hualälai, který měl v písemné historii pouze jednu erupci (1800–1801). A konečně, Mauna Loa i Kïlauea byly v posledních dvou stoletích energicky a opakovaně aktivní. Protože to roste na jihovýchodním křídle Mauna Loa, Kïlauea je věřil být mladší než jeho obrovský soused.
Velikost havajského horkého místa není dobře známa, ale pravděpodobně je dostatečně velká, aby obsáhla a nakrmila v současnosti aktivní sopky Mauna Loa, Kïlauea, Löihi a případně také Hualälai a Haleakalä. Někteří vědci odhadují, že havajské horké místo je asi 200 mil napříč, s mnohem užšími svislými průchody, které přivádějí magma k jednotlivým sopkám.