Saturs
- Havaju salu izcelsme
- Plate Tectonics un Havaju karstais punkts
- (1) Atšķirīgas robežas
- (2) Konverģējošas robežas
- (3) Pārveidot robežas
- Zemestrīces un vulkāni uz plato robežas
- Hipotēze "Karstais punkts"
- Cik dziļi ir karstie punkti?
- Vai karstie punkti pārvietojas?
- Havaju salu imperatora ķēde
- Salu vecums
Klusā okeāna baseina karte: Klusā okeāna baseina karte, kurā parādīta Havaju grēdas-imperatora jūras piekrastes ķēdes un Aleutas tranšejas atrašanās vieta. Bāzes karte no šīs dinamiskās planētas.
Havaju salu izcelsme
Havaju salas ir gigantisku vulkānu kalnu virsotnes, ko vairāku miljonu gadu laikā veido neskaitāmi šķidrās lavas izvirdumi; kāds tornis atrodas vairāk nekā 30 000 pēdu virs jūras grīdas. Šīs vulkāniskās virsotnes, kas paceļas virs okeāna virsmas, attēlo tikai milzīgās zemūdens grēdas, Havaju kalnu grēdas - imperatora jūras piekrastes ķēdes, sīko, redzamo daļu, kas sastāv no vairāk nekā 80 lieliem vulkāniem.
Šis diapazons stiepjas pāri Klusā okeāna grīdai no Havaju salām līdz Aleutijas tranšejai. Tikai Havaju grēdas segmenta garums starp Havaju salu un Midvejas salu uz ziemeļrietumiem ir apmēram 1600 jūdzes, kas ir aptuveni attālums no Vašingtonas, D.C., līdz Denverai, Kolorādo. Lai izveidotu šo milzīgo grēdu, apmēram 186 000 kubikjūdzes, izplūdušais lavas daudzums ir vairāk nekā pietiekams, lai Kalifornijas štatu pārklātu ar 1 jūdzes biezu slāni.
Plākšņu robežu veidi: Bloķējošās diagrammas par atšķirīgām, saplūstošām un pārveidojošām plātņu robežām.
Plate Tectonics un Havaju karstais punkts
Sešdesmito gadu sākumā radās saistītie jēdzieni "jūras dibena izplatīšanās" un "plāksnes tektonika" kā spēcīgas jaunas hipotēzes, kuras ģeologi izmantoja, lai interpretētu Zemes virskārtas pazīmes un kustības. Saskaņā ar plākšņu tektonisko teoriju, Zemes cietais ārējais slānis jeb "litosfēra" sastāv no apmēram duci plātņu vai plātņu, kuru katra biezums vidēji ir 50 līdz 100 jūdzes. Šīs plāksnes pārvietojas viena pret otru ar vidējo ātrumu pāris collas gadā - apmēram tikpat ātri, cik aug cilvēku nagu. Zinātnieki atpazīst trīs izplatītus robežu veidus starp šīm kustīgajām plāksnēm (sk. Diagrammas):
(1) Atšķirīgas robežas
Blakus esošās plāksnes atdalās, piemēram, Vidusatlantijas grēda, kas atdala Ziemeļamerikas un Dienvidamerikas Pates no Eirāzijas un Āfrikas plāksnēm. Šī savilkšanās izraisa "jūras dibena izplatīšanos", jo jauns materiāls no pamatā esošā mazāk stingrā slāņa jeb "asthenosfēra" aizpilda plaisas un papildina šīs okeāna plāksnes. Sk. Mācības par atšķirīgām plākšņu robežām.
(2) Konverģējošas robežas
Divas plāksnes virzās viena pret otru, un vienu velk lejā (vai "pakārto") zem otras. Konverģējošās plākšņu robežas sauc arī par "subdukcijas zonām", un tās raksturo Aleutu tranšeja, kur Klusā okeāna plate tiek pakļauta zem Ziemeļamerikas plāksnes. Svētās Helēnas kalns (Vašingtonas dienvidrietumi) un Fudži kalns (Japāna) ir lieliski subdukcijas zonu vulkānu piemēri, kas izveidoti gar saplūstošām plātņu robežām. Sk. Mācības par saplūstošo plākšņu robežām.
(3) Pārveidot robežas
Viena plāksne horizontāli slīd garām otrai. Vispazīstamākais piemērs ir zemestrīcēm pakļautā San Andreas bojāejas zona Kalifornijā, kas apzīmē robežu starp Klusā okeāna un Ziemeļamerikas plāksnēm. Sk. Mācības par pārveidošanas plākšņu robežām.
Tektoniskās plāksnes un aktīvie pasaules vulkāni: Aktīvākie vulkāni atrodas gar vai tuvu to Zemes robežām, kuras novirza tektoniskās plāksnes. Havajiešu vulkāni tomēr notiek Klusā okeāna plates vidū un tos veido vulkānisms virs Havaju salu "Karstās vietas" (sk. Tekstu). Šeit ir parādīti tikai daži no Zemes vairāk nekā 500 aktīvajiem vulkāniem (sarkanie trīsstūri). USGS attēls. Noklikšķiniet, lai palielinātu.
Zemestrīces un vulkāni uz plato robežas
Gandrīz visās pasaules zemestrīcēs un aktīvajos vulkānos notiek Zemes mainīgo plākšņu robežas vai tuvu tām. Kāpēc tad Havaju salu vulkāni atrodas Klusā okeāna plates vidū vairāk nekā 2000 jūdžu attālumā no tuvākās robežas ar jebkuru citu tektonisko plāksni? Plāksnīšu tektonikas atbalstītājiem sākumā nebija skaidrojuma par vulkānu parādīšanos plākšņu interjerā ("iekšējās plāksnes" vulkānisms).
Hipotēze "Karstais punkts"
Tad 1963. gadā kanādiešu ģeofiziķis J. Tuzo Vilsons plakanās tektonikas ietvaros sniedza ģeniālu skaidrojumu, ierosinot hipotēzi par karsto punktu. Vilsona hipotēze ir kļuvusi plaši pieņemta, jo tā labi piekrīt lielajai daļai zinātnisko datu par lineāru vulkānu salu ķēdēm Klusajā okeānā kopumā un jo īpaši Havaju salās.
Cik dziļi ir karstie punkti?
Pēc Vilsona teiktā, Havaju salu imperatora ķēdes atšķirīgā lineārā forma atspoguļo Klusā okeāna plates progresīvo kustību pa “dziļu” un “fiksētu” karsto vietu. Pēdējos gados zinātnieki diskutē par Havaju salu un citu Zemes karsto punktu faktisko dziļumu (-iem). Vai tie atrodas tikai dažus simtus jūdžu zem litosfēras? Vai arī tie sniedzas tūkstošiem jūdžu uz leju, iespējams, līdz Zemes serdes un mantijas robežai?
Vai karstie punkti pārvietojas?
Turklāt, kaut arī zinātnieki kopumā ir vienisprātis, ka karstie punkti tiek fiksēti pozīcijā, salīdzinot ar ātrāk pārvietojošajām pārspiediena plāksnēm, daži jaunākie pētījumi liecina, ka karstie punkti ģeoloģiskā laika posmā var lēnām migrēt. Jebkurā gadījumā Havaju salu karstais punkts daļēji izkausē reģionu tieši zem galvenā Klusā okeāna plates, iegūstot mazus, izolētus izkusušu iežu (magma) burbuļus. Mazāk blīvi nekā apkārtējie cietie ieži, magmas lāse saplūst un strauji paceļas caur strukturāli vājām zonām un galu galā izplūst kā lava uz okeāna dibena, lai veidotu vulkānus.
Havaju salu imperatora ķēde
Apmēram 70 miljonu gadu laikā apvienotie magmas veidošanās, izvirduma un nepārtrauktā Klusā okeāna plates pārvietošanās procesi virs nekustīgā karstā vietas ir atstājuši vulkānu taku pāri okeāna gultnei, ko mēs tagad saucam par Havaju salu-imperatora ķēdi. Straujš ķēdes līkums apmēram 2200 jūdzes uz ziemeļrietumiem no Havaju salām iepriekš tika interpretēts kā lielas izmaiņas plāksnes kustības virzienā aptuveni pirms 43–45 miljoniem gadu (Ma), kā to ierosināja vulkānu laikmets, kas ieliek līkumu .
Tomēr jaunākie pētījumi liecina, ka ziemeļu segments (imperatora ķēde), kas izveidojās, karstajam punktam virzoties uz dienvidiem, līdz aptuveni 45 Ma, kad tas kļuva fiksēts. Pēc tam dominēja ziemeļrietumu plāksnes kustība, kā rezultātā Havaju kalnu grēda izveidojās "lejpus" no karsta punkta.
Havaju karstais punkts: Iegriezts skats gar Havaju salu ķēdi, kurā parādīts secinātais mantijas krāšņums, kas barojis Havaju salas karsto vietu uz svarīgākā Klusā okeāna plates. Katrā salā vecākā vulkāna (Ma = pirms miljoniem gadu) ģeoloģiskie laikmeti arvien progresē uz ziemeļrietumiem, kas atbilst Havaju kalnu grēdas-imperatora jūras piekrastes ķēdes karsto punktu modelim. Modificēts no Džoela E. Robinsona, USGS, attēla "Šī dinamiskā planēta" Simkina un citu kartē, 2006. gads.
Loihi jūra: Aktīvs zemūdens vulkāns pie Havaju salas Lielās salas dienvidu krasta. Kmusser attēls Creative Commons. Noklikšķiniet, lai palielinātu.
Salu vecums
Havaju salas ir dienvidaustrumu un jaunākā ķēdes sala. Havaju salas dienvidaustrumu daļa šobrīd atrodas virs karstās vietas un joprojām pieskaras magmas avotam, lai pabarotu savus aktīvos vulkānus. Löihi jūras krastā esošais aktīvais zemūdens vulkāns pie Havaju salu dienvidu krasta var iezīmēt magmas veidošanās zonas sākumu karstā punkta dienvidaustrumu malā. Izņemot iespējamo Maui, citas Havaju salas ir pārvietojušās uz ziemeļrietumiem ārpus karstā vietas - tās tika secīgi atdalītas no ilgstošās magmas avota un vairs nav vulkāniski aktīvas.
Progresējošo salu novirzīšanos uz ziemeļrietumiem no to rašanās vietas virs karstā punkta labi parāda galveno lavas plūsmu laiki dažādās Havaju salās no ziemeļrietumiem (vecākie) līdz dienvidaustrumiem (jaunākie), kas izteikti miljonos gadu: Niihau un Kauai, no 5.6 līdz 3.8; Oahu, no 3.4 līdz 2.2; Molokai, no 1,8 līdz 1,3; Maui, no 1,3 līdz 0,8; un Havaju salas, mazāk nekā 0,7 un joprojām aug.
Pat tikai Havaju salām tās piecu vulkānu relatīvais vecums ir saderīgs ar karsto punktu teoriju (skatīt karti, 3. lpp.). Kohala, salas ziemeļrietumu stūrī, ir vecākā, un tā pirms aptuveni 120 000 gadiem ir pārtraukusi erupācijas darbību. Otrs vecākais ir Mauna Kea, kas pēdējo reizi izcēlās pirms apmēram 4000 gadiem; Nākamais ir Hualälai, kuram rakstiskajā vēsturē ir bijis tikai viens izvirdums (1800-1801). Visbeidzot, gan Mauna Loa, gan Kïlauea pēdējos divos gadsimtos ir bijuši enerģiski un atkārtoti aktīvi. Tā kā Kïlauea aug Mauna Loa dienvidaustrumu pusē, domājams, ka tā ir jaunāka par savu milzīgo kaimiņu.
Havajiešu karsto punktu lielums nav labi zināms, taču, domājams, tas ir pietiekami liels, lai aptvertu un pabarotu pašlaik aktīvos Mauna Loa, Kïlauea, Löihi un, iespējams, arī Hualälai un Haleakalä vulkānus. Daži zinātnieki ir aprēķinājuši, ka Havaju salu karstais punkts ir aptuveni 200 jūdzes pāri, ar daudz šaurākām vertikālām ejām, kas baro magmu uz atsevišķiem vulkāniem.