Havajský hotspot

Havajský hotspot ( havajský hotspot ) je vulkanický hotspot nacházející se poblíž ostrova Havaj v severním Tichém oceánu . Jeden z nejznámějších a dobře prostudovaných hotspotů na světě [1] .

Historie

V letech 1840-1841 byl americký mineralog James Dana součástí velké americké tichomořské expedice vedené Charlesem Wilkesem . Na vrcholu Mauna Loa změřil kyvadlem gravitační sílu . Vědec navíc shromáždil vzorky lávy a popsal podobu havajských sopek ve tvaru štítu. Misionář Titus Coan na žádost Dana pokračoval v pozorování sopek. To umožnilo v roce 1852 publikovat první vědeckou zprávu.

V letech 1880-1881 Dana pokračovala ve studiu Havaje. Potvrdil (ze stupně eroze ) nárůst stáří ostrovů severozápadním směrem. Došel k závěru, že havajský řetězec se skládal ze dvou vulkanických řetězců umístěných podél oddělených paralelních cest. Pojmenoval je:

Navrhl tam přítomnost zlomové zóny („Velký zlom Dana“) a tato teorie existovala až do poloviny 20. století [2].

Během expedice 1884-1887 K. I. Dutton doplnil výsledky Dany:

V roce 1912 geolog Thomas Jaggar založil havajskou sopečnou observatoř na vrcholu sopky Kilauea . V roce 1919 nastoupila do National Oceanic and Atmospheric Administration a v roce 1924 do USGS .

V roce 1946 vytvořil Harold Stearnsom evoluční model vzniku ostrovů založený na přesnějším určení stáří hornin [4] .

V roce 1963 vyvinul John Tuzo Wilson klasickou teorii vulkanických horkých míst . Navrhl, že jediný pevný oblak pláště ("plášťový oblak") způsobí vynoření sopky, která je pak zatažena a izolována od zdroje tepla pohybem pacifické litosférické desky . V důsledku toho v průběhu milionů let sopka ztrácí aktivitu a je nakonec zničena erozí a zůstává pod hladinou moře . Podle této teorie je 60stupňová odchylka od přímky v místě, kde se sbíhají imperiální a havajské hřbety, důsledkem změny směru tichomořské desky.

Od 70. let (zejména od roku 1994 do roku 1998) bylo havajské mořské dno podrobně studováno pomocí sonarů a ponorek [5] [6] [7] , což potvrdilo havajskou teorii hotspotů.

Předtím se po dlouhou dobu věřilo, že Havajské souostroví  je „zlomovou zónou“ zemské kůry , ačkoli již byla známa postupná změna stáří sopek podél tohoto „ zlomu “ [8] .

V roce 2003 se objevila nová verze – „mobilní havajský hotspot“. Naznačuje, že 47 milionů let stará příď byla způsobena změnou pohybu vlečky , nikoli tichomořskou deskou .

Struktura a kompozice

Většina sopek na Zemi je vytvořena geologickou činností na hranicích tektonických desek , avšak havajský hotspot je daleko od hranice pacifické desky (asi 3200 km).

Havajský plášťový oblak vytvořil Hawaiian-Imperial Seamount Chain  , řetězec vulkánů (podmořských hřbetů) táhnoucích se přes 5800 kilometrů. Řetěz se táhne od jižní části ostrova Havaj až k okraji Aleutského příkopu . Čtyři z těchto sopek jsou aktivní , dvě spící a více než 123 neaktivních (mnoho z nich již bylo erodováno – podmořské hory a atoly ).

Geofyzikální metody ukázaly velikost havajské horké skvrny: 500-600 km široká a až 2000 km hluboká. Za posledních 85 milionů let činnosti tohoto bodu z něj vyšlo asi 750 tisíc kubických kilometrů lávy . Rychlost driftu desky se postupně snižuje, což způsobilo trend ke stále bližšímu umístění sopek.

Geofyzici se domnívají, že horké skvrny vznikají ve spodním plášti nebo přímo nad jádrem [9] . Méně viskózní část pláště se zahřívá jádrem a expanduje a stoupá k povrchu (viz Rayleigh-Taylorova nestabilita ). Takto vzniká oblak pláště , který se dostane k základně litosféry , zahřeje ji a způsobí sopečné erupce [10] .

„Hot spot“ byl určen pomocí seismické tomografie , jeho šířka se odhaduje na 500-600 kilometrů [11] [12] . Snímky ukázaly tenké nízkorychlostní zóny až do hloubky 1500 km, propojené s velkými zónami sahajícími od hloubky 2000 km až k okraji vnějšího jádra Země. Tyto zóny roztaví plášť a vytvoří „pochodeň“ (vlečka nebo vlečka) směřující k hornímu plášti [13] .

Teplota a pohyb

Studie o tavení granátu a olivínu ukázaly, že magmatická komora horké skvrny se nachází v hloubce přibližně 90–100 km, což odpovídá odhadované hloubce oceánské litosféry, a slouží jako „poklička tavení“. hrnec"; jeho teplota je asi 1500°C [14] [15] .

Havajské sopky se unášejí severozápadním směrem od hotspotu rychlostí asi 5 až 10 centimetrů za rok. Horká skvrna šla na jih asi 800 km ve vztahu k Imperiálnímu pohoří. Tento závěr potvrzují paleomagnetické studie (údaje o změnách magnetického pole Země , jehož směr byl zaznamenán v horninách v době jejich tuhnutí), které ukazují, že tyto podmořské hory byly ve vyšších zeměpisných šířkách než dnešní Havaj. Před obratem byla rychlost pohybu 7–9 cm za rok [16]

Nejstarší sopka v řetězci je Meiji Seamount. Nachází se na okraji Aleutského příkopu a vznikl před 85 miliony let. Během několika milionů let zmizí, protože Tichomořská deska sklouzne pod Euroasijskou desku [17]

Složení a výstup magmatu

Složení vulkanického magmatu se během aktivity hotspotu výrazně změnilo, jak ukazují poměry koncentrací stroncia , niobu a palladia . Podmořské hory Imperial Range byly aktivní po dobu nejméně 46 milionů let (nejstarší lávy se datují do období křídy ) a Havajský hřeben po dalších 39 milionů let (celkem 85 milionů let). Údaje naznačují vertikální variabilitu obsahu stroncia, přítomného jak v alkalických (raná stádia), tak v tholeiitických (pozdní fáze) lávách. Systematický růst se prudce zpomaluje v okamžiku ohybu [18] .

Hotspot-vytvořené sopky jsou složeny téměř výhradně z vyvřelého čediče a podobných složení gabra a diabasu . Jiné vyvřelé horniny jsou v malém množství přítomny na starých sopkách [19] .

Postupem času se výdej lávy zvyšuje. Za posledních šest milionů let byla mnohem vyšší než kdykoli předtím – 0,095 kubických kilometrů za rok. V průměru za poslední milion let je produkce lávy ještě vyšší, asi 0,21 metru krychlového. km za rok. Pro srovnání: průměrný průtok středooceánským hřbetem je asi 0,02 km³ na každých 1000 km hřbetu [20] [21] [22] .

Topografie a tvar geoidu

Podrobná topografická analýza havajsko-imperiálního řetězce Seamount ukazuje, že hotspot je vyvýšený. Nejrychlejší pokles výšky a největší poměr výšky povrchu a výšky geoidu jsou pozorovány v jihovýchodní části řetězce vulkánů [23]

V roce 1953 Robert S. Dietz a jeho kolegové navrhli, že příčinou zvednutí povrchu je zvednutí pláště ( upwelling ). Později se objevily náznaky tektonických zdvihů způsobených ohřevem ve spodní části litosféry.

Mytologie

Myšlenka, že Havajské ostrovy stárnou severozápadním směrem, je přítomna v mýtech starověkých Havajců o bohyni sopky Pele , která se postupně přemisťovala z jedné sopky do druhé, čímž je učinila aktivními.

Viz také

Sopky ostrova Havaj a jejich hranice
  1. Kohala ( 1670 m ) - zanikla;
  2. Mauna Kea ( 4205 m ) - spící;
  3. Hualalai ( 2523 m ) - spící;
  4. Mauna Loa ( 4169 m ) - aktivní;
  5. Kilauea ( 1247 m ) - aktivní;
  6. Loihi ( −975 m ) - aktivní pod vodou.

Poznámky

  1. ↑ H. Altonn Vědci hledají vodítka k původu sopky: Důkazy lávy naznačují, že sopka Koolau vznikla jinak než ostatní v řetězci ostrovů . Honolulu Star-Bulletin . University of Hawaii - škola vědy a technologie oceánu a Země (31. května 2000). Získáno 21. června 2009. Archivováno z originálu 6. července 2008.
  2. ↑ GR Foulger Císař a havajské vulkanické řetězce: Jak dobře odpovídají hypotéze vlečky? . Získáno 1. dubna 2009. Archivováno z originálu 16. ledna 2012.
  3. ↑ Vulkanismus na Havaji: dokumenty k 75. výročí založení Hawaii Volcano Observatory  . - United States Geological Survey, 1987. - Sv. jeden.
  4. ↑ RA Apple Thomas A. Jaggar, Jr., a Hawaiian Volcano Observatory . Havajská sopečná observatoř; United States Geological Survey (4. ledna 2005). Archivováno z originálu 14. června 2009.
  5. ↑ RJ Van Wyckhouse Synthetic Bathymetric Profiling System (SYNBAPS) (odkaz není k dispozici) . Technické informační středisko obrany (1973). Datum přístupu: 25. října 2009. Archivováno z originálu 27. února 2012. 
  6. ↑ H. Rance; H.Rance. Historická geologie: Současnost je klíčem k  minulosti . - QCC Press, 1999. - S. 405-407.
  7. ↑ Vícepaprskový průzkum MBARI Hawaii . Monterey Bay Aquarium Research Institute (1998). Získáno 29. března 2009. Archivováno z originálu 12. srpna 2016.
  8. ↑ Aprodov V.A. Imperial-Hawaiian zlomová zóna // Sopky. M.: Myšlenka, 1982. S. 303-306. (Seriál Příroda světa)
  9. ↑ D. L. Turcotte; G. Schubert. 1 // Geodynamika  (neopr.) . - 2. - Cambridge University Press , 2001. - S. 17, 324. - ISBN 0-521-66624-4 .
  10. ↑ Teplo je hluboké a magma je mělké v systému horkých bodů . Hawaii Volcano Observatory – geologický průzkum Spojených států (18. června 2001). Datum přístupu: 29. března 2009. Archivováno z originálu 16. února 2012.
  11. ↑ Zhao, D. Globální tomografické snímky plášťových vleček a subdukujících desek: vhled do hluboké dynamiky Země   // Fyzika Země a planetárních interiérů : deník. - 2004. - Sv. 146 , č.p. 1-2 . - doi : 10.1016/j.pepi.2003.07.032 . — .
  12. ↑ Y. Ji. Detekce oblaků pláště ve spodním plášti pomocí difrakční tomografie: Havaj   // Earth and Planetary Science Letters : deník. - Elsevier , 1998. - Sv. 159 , č.p. 3-4 . - doi : 10.1016/S0012-821X(98)00060-0 . - .
  13. ↑ D. Zhao; D. Zhao. Seismické snímky pod 60 aktivními body: Hledání plášťových vleček  // Gondwana Research  : journal  . - Elsevier , 2007. - Listopad ( vol. 12 , č. 4 ). - S. 335-355 . - doi : 10.1016/j.gr.2007.03.001 .
  14. ↑ T. Sisson Teploty a hloubky původu magmat pohánějících havajský vulkanický řetězec . Geologický průzkum Spojených států . Získáno 2. dubna 2009. Archivováno z originálu 21. dubna 2016.
  15. ↑ D. Zhao. Tepelný tok na bobtnání horkého bodu: Důkazy pro proudění tekutin  //  Journal of Geophysical Research : deník. - Elsevier , 2007. - Listopad ( roč. 112 , č. B3 ). — P. B03407 . - doi : 10.1029/2006JB004299 . — .
  16. ↑ Strategie vrtání . Program oceánského vrtání . Získáno 4. dubna 2009. Archivováno z originálu 29. července 2010.
  17. ↑ Subdukce císaře? (2006). Získáno 1. dubna 2009. Archivováno z originálu 23. února 2015. CS1 maint: Používá parametr autorů ( odkaz )
  18. ↑ M. Regelous; M. Regelous. Geochemie lávy z Emperor Seamounts a geochemická evoluce havajského magmatismu od 85 do 42 milionů let  //  Journal of Petrology : deník. - Oxford University Press , 2003. - Vol. 44 , č. 1 . - S. 113-140 . - doi : 10.1093/petrology/44.1.113 .
  19. ↑ D. O'Meara; D. O'Meara. Volcano: A Visual Guide  (neopr.) . - Firefly Books , 2008. - ISBN 978-1-55407-353-5 .
  20. ↑ STRÁNKA 1206 . Databáze programu Ocean Drilling-Výsledky lokality 1206 . Program oceánského vrtání . Získáno 9. dubna 2009. Archivováno z originálu 3. března 2016.
  21. ↑ Místo 1205 Pozadí a vědecké cíle . Záznam databáze programu Ocean Drilling . Program oceánského vrtání . Získáno 10. dubna 2009. Archivováno z originálu 3. března 2016.
  22. ↑ D. A. Clauge a G. B. Dalrymple (1987). „Havajsko-císařský vulkanický řetězec: Část 1. Geologická evoluce“. United States Geological Survey Professional Paper 1350. s. 23.
  23. ↑ P. Wessel ; P. Wessel . Pozorovací omezení na modelech havajského horkého bodu swell  //  Journal of Geophysical Research : deník. - American Geophysical Union / Johns Hopkins Press, 1993. - Sv. 98 , č. B9 . - S. 16.095-16.104 . — ISSN 0148-0227 . - doi : 10.1029/93JB01230 . - .

Odkazy