Гавайская горячая точка (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
В 1840—1841 годах американский минералог Джеймс Дана был в составе большой тихоокеанской экспедиции США под руководством Чарльза Уилкса. На вершине Мауна-Лоа он маятником измерил силу гравитации. Кроме того, учёный собрал образцы лавы и описал щитовидную форму гавайских вулканов. Миссионер Титус Коан по просьбе Дана продолжил наблюдения вулканов. Это позволило в 1852 году опубликовать первый научный отчёт.
В 1880—1881 годах Дана продолжил изучение Гавайев. Он 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 назвал их:
- «Лоа» — вулканы Мауна-Лоа, Хуалалаи, Кахоолаве, Ланаи и Западный Молокаи.
- «Кеа» — вулканы Килауэа, Мауна-Кеа, Кохала, Халеакала, и Западный Мауи.
Он предположил наличие там трещинной зоны («Большого разлома Даны»), и эта теория существовала до середины XX века[2]
Во время экспедиции 1884—1887 годов К. И. Даттон дополнил результаты Даны:
- определил, что остров Гавайи состоит из 5 (а не 3) вулканов,
- предложил названия «аа-лава» и «пахойхой-лава»[3].
В 1912 году геолог Томас Джаггар основал на вершине вулкана Килауэа Гавайскую вулканическую обсерваторию. В 1919 году она вошла в Национальное управление океанических и атмосферных исследований, а в 1924 году — в Геологическую службу США.
В 1946 году Гарольд Стернсом создал эволюционную модель формирования островов на основании более точного определения возраста горных пород[4].
В 1963 году Джон Тузо Вильсон разработал классическую теорию вулканических горячих точек. Он предложил, что один фиксированный мантийный плюм («мантийный факел») вызывает появление вулкана, который затем отодвигается и изолируется от источника нагрева в результате движения Тихоокеанской литосферной плиты. Как следствие, на протяжении миллионов лет вулкан теряет активность и в конце концов разрушается эрозией, уходя ниже уровня моря. Согласно этой теории, 60-градусное отклонение от прямой линии в месте, где сходятся Императорский и Гавайский хребты, — это следствие изменения направления движения Тихоокеанской плиты.
С 1970-х годов (в частности, с 1994 по 1998 год) гавайское морское дно было детально исследовано гидролокаторами и подводными аппаратами[5][6][7], что подтвердило теорию Гавайской горячей точки.
До этого долгое время считалось, что Гавайский архипелаг — это «разломная зона» земной коры, хотя уже было известно постепенное изменение возраста вулканов вдоль этого «разлома»[8].
В 2003 году возникла новая версия — «мобильной гавайской горячей точки». Она предполагает, что изгиб возрастом 47 миллионов лет назад был вызван изменением движения плюма, а не тихоокеанской плиты.
Строение и состав
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 неактивные (многие из которых уже разрушены эрозией — подводные горы и атоллы).
Геофизические методы показали размеры Гавайского горячего пятна: 500—600 км в ширину и до 2000 км в глубину. За последние 85 миллионов лет активности этой точки из неё вышло около 750 тысяч кубических километров лавы. Скорость дрейфа плиты постепенно снижается, что 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, его ширина оценивается в 500—600 километров[11][12]. Изображения показали тонкие низкоскоростные зоны, доходящие до глубины 1500 км, соединяющиеся с большими зонами, простирающимися от глубины 2000 км к границе 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 на глубине 90-100 км, что соответствует расчетной глубине океанической литосферы, и служит «крышкой котла плавления»; её температура — примерно 1500° C[14][15].
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. Этот вывод подтверждают палеомагнитные исследования (данные изменения магнитного поля Земли, направление 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 скорость движения была 7-9 см в год[16]
Самый старый вулкан в цепи — подводная гора Мэйдзи. Она расположена на окраине Алеутского желоба и образована 85 миллионов лет назад. В течение нескольких миллионов лет она исчезнет, так как Тихоокеанская плита скользит под Евразийскую плиту[17]
Состав и выход магмы
Состав вулканической магмы за время активности горячей точки существенно изменился, на что указывают соотношения концентраций стронция, ниобия и палладия. Подводные горы Императорского хребта были активны не менее 46 миллионов лет (древнейшие лавы датируются меловым периодом), а Гавайского хребта — следующие 39 миллионов лет (всего 85 миллионов лет). Данные свидетельствуют о вертикальной изменчивости содержания стронция, присутствующей и в щелочной (на ранних стадиях), и в толеитовой (поздние стадии) лаве. Систематический рост резко замедляется в момент изгиба[18].
Созданные горячей точкой вулканы почти целиком состоят из магматического базальта и похожих по составу габбро и диабаза. Другие магматические породы присутствуют в небольших количествах на старых вулканах[19].
Со временем выход лавы увеличивается. За последние шесть миллионов лет он был гораздо выше, чем когда-либо прежде — 0,095 кубических километра в год. В среднем за последний миллион лет выход лавы ещё выше, примерно 0,21 куб. км в год. Для сравнения: средний дебит срединно-океанического хребта составляет около 0,02 км³ на каждые 1000 км хребта[20][21][22].
Топография и форма геоида
Детальный топографический анализ Гавайско-Императорской цепи подводных гор показывает, что горячей точке соответствует возвышенность. Наиболее быстрое снижение высоты и самое большое отношение высоты поверхности и высоты геоида наблюдаются в юго-восточной части цепочки вулканов[23]
В 1953 году Роберт С. Дитц и его коллеги высказали предположение, что причина поднятия поверхности — мантийный подъём (апвеллинг). Позже появились указания на тектонические поднятия, вызванные разогревом в нижней части литосферы.
Мифология
Идея о том, что Гавайские острова стареют в северо-западном направлении, присутствует ещё в мифах древних гавайцев о богине вулканов Пеле, которая последовательно переселялась с одного вулкана на другой, делая их активными.
См. также
Примечания
- ↑ 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). Проверено 21 июня 2009.
- ↑ G. R. Foulger The Emperor and Hawaiian Volcanic Chains: How well do they fit the plume hypothesis?. Проверено 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 Thomas A. Jaggar, Jr., and the Hawaiian Volcano Observatory. Hawaiian Volcano Observatory; United States Geological Survey (4 January 2005).
- ↑ R. J. Van Wyckhouse Synthetic Bathymetric Profiling System (SYNBAPS). Defense Technical Information Center (1973). Проверено 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). Проверено 29 марта 2009.
- ↑ Апродов В. А. Императорско-Гавайская разломная зона // Вулканы. М.: Мысль, 1982. С. 303—306. (Серия Природа Мира)
- ↑ 1 // Geodynamics. — 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). Проверено 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. Elsevier. 159 (3—4). 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. Elsevier. 12 (4): 335—355. DOI:10.1016/j.gr.2007.03.001. Параметры
|author=и|last=дублируют друг друга (справка) - ↑ T. Sisson Temperatures and depths of origin of magmas fueling the Hawaiian volcanic chain. United States Geological Survey. Проверено 2 апреля 2009.
- ↑ D. Zhao (November 2007). “Heat flow on hot spot swells: Evidence for fluid flow”. Journal of Geophysical Research. Elsevier. 112 (B3): B03407. Bibcode:2007JGRB..11203407H. DOI:10.1029/2006JB004299.
- ↑ Drilling Strategy. Ocean Drilling Program. Проверено 4 апреля 2009.
- ↑ Emperor subduction? (2006). Проверено 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. Oxford University Press. 44 (1): 113—140. DOI:10.1093/petrology/44.1.113. Параметры
|author=и|last=дублируют друг друга (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. Проверено 9 апреля 2009.
- ↑ Site 1205 Background and Scientific Objectives. Ocean Drilling Program database entry. Ocean Drilling Program. Проверено 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. American Geophysical Union / Johns Hopkins Press. 98 (B9): 16, 095—16, 104. Bibcode:1993JGR....9816095W. DOI:10.1029/93JB01230. ISSN 0148-0227. Проверено 2010-12-24. Параметры
|author=и|last=дублируют друг друга (справка)
Ссылки
 |
Гавайская горячая точка на Викискладе |
|---|
- Pele. Goddess of Fire - мифы о богине Пеле
- The long trail of the Hawaiian hotspot // USGS.
- Volcano Watch: Hawaiian Volcano Observatory // USGS.
Данная страница на сайте WikiSort.ru содержит текст со страницы сайта "Википедия".
Если Вы хотите её отредактировать, то можете сделать это на странице редактирования в Википедии.
Если сделанные Вами правки не будут кем-нибудь удалены, то через несколько дней они появятся на сайте WikiSort.ru .