Dosková tektonika

Plate Tectonics a havajské hot spot



Zverejnené od Erupcie havajských sopiek - minulosť, prítomnosť a budúcnosťRobert Tilling, Christina Heliker a Donald SwansonVšeobecný produkt geologického prieskumu USA 117.

Mapa tichomorskej oblasti: Mapa tichomorskej kotliny znázorňujúca polohu havarijného retailového reťazca hrebeňa a cisára a aleutskej priekopy. Základná mapa z tejto dynamickej planéty.

Pôvod havajských ostrovov

Havajské ostrovy sú vrcholmi gigantických sopečných hôr vytvorených nespočetnými erupciami tekutej lávy za niekoľko miliónov rokov; niektoré veže viac ako 30 000 stôp nad morským dnom. Tieto sopečné vrcholy, ktoré stúpajú nad hladinu oceánu, predstavujú iba malú, viditeľnú časť obrovského podmorského hrebeňa, havarijného retailového hrebeňa cisárov, zloženého z viac ako 80 veľkých sopiek.

Sopka Mauna Kea na ostrove Havaj má nadmorskú výšku 13 796 stôp. Základňa ostrova však začína asi 18 000 metrov pod hladinou mora. Keby sa ostrov Havaj považoval za „horu“, bol by najvyšší na svete a porazil Mount Everest o viac ako 1000 stôp. Uč sa viac.

Tento rozsah sa tiahne po Tichom oceáne od havajských ostrovov po aleutský priekop. Dĺžka samotného segmentu havajského hrebeňa medzi ostrovom Hawai'i a ostrovom Midway na severozápad je približne 1 600 míľ, čo je približne vzdialenosť od Washingtonu, D.C., do Denveru, Colorado. Množstvo lávy, ktoré vypuklo, aby vytvorilo tento obrovský hrebeň, asi 186 000 kubických kilometrov, je viac ako dosť na to, aby zakryl štát Kalifornie vrstvou hrubou 1 míľu.

Typy hraníc dosiek: Blokové diagramy divergentných, konvergentných a transformačných hraníc dosiek.

Plate Tectonics a havajské hot spot

Na začiatku 60. rokov sa súvisiace koncepty „šírenia morského dna“ a „doskovej tektoniky“ objavili ako nové silné hypotézy, ktoré geológovia používali na interpretáciu čŕt a pohybov povrchovej vrstvy Zeme. Podľa tektonickej teórie dosiek sa tuhá vonkajšia vrstva Zeme alebo „litosféra“ skladá z asi desiatok dosiek alebo dosiek, z ktorých každá má priemernú hrúbku 50 až 100 míľ. Tieto platne sa pohybujú relatívne k sebe pri priemerných rýchlostiach niekoľko centimetrov za rok tak rýchlo, ako rastú ľudské nechty. Vedci poznajú tri spoločné typy hraníc medzi týmito pohybujúcimi sa doskami (pozri diagramy):

(1) Rozdielne hranice

Susedné platne sa od seba oddeľujú, napríklad na stredoatlantickom hrebeni, ktorý oddeľuje severnú a južnú Ameriku od platní Eurázia a Afrika. Toto roztrhnutie spôsobuje „šírenie morského dna“, pretože nový materiál z podkladovej menej tuhej vrstvy alebo „astenosféra“ vyplňuje trhliny a dodáva tieto oceánske platne. Pozri: Výučba o hraniciach odlišných tanierov.

(2) Konvergentné hranice

Dve platne sa pohybujú smerom k sebe a jedna je ťahaná nadol (alebo „tlmená“) pod druhú. Hranice konvergentných dosiek sa tiež nazývajú „poddukčné zóny“ a sú typizované aleutským priekopom, kde je tichomorská platňa tlmená pod doskou Severnej Ameriky. Mount St. Helens (juhozápadný Washington) a Mount Fuji (Japonsko) sú vynikajúcimi príkladmi sopiek sond v zóne subdukcie vytvorených pozdĺž hraníc zbiehajúcich sa dosiek. Pozri: Výučba o hraniciach konvergenčných dosiek.

(3) Hranice transformácie

Jedna doska sa posúva vodorovne okolo druhej. Najznámejším príkladom je poruchová zóna San Andreas v Kalifornii, ktorá je náchylná na zemetrasenie a ktorá označuje hranicu medzi tichomorskými a severnými americkými platňami. Pozri: Výučba o hraniciach transformačných platní.

Tektonické platne a aktívne sopky sveta: Najaktívnejšie sopky sa nachádzajú pozdĺž hraníc tektonických platní na Zemi alebo v ich blízkosti. Havajské sopky sa však vyskytujú uprostred Tichého oceánu a sú formované vulkanizmom nad havajským „hot spotom“ (pozri text). Tu sú zobrazené iba niektoré z viac ako 500 aktívnych sopiek na Zemi (červené trojuholníky). Obrázok USGS. Klikni na zväčšenie.

Zemetrasenia a sopky na hraniciach taniera

Takmer všetky zemetrasenia a aktívne sopky na svete sa vyskytujú pozdĺž alebo v blízkosti hraníc zemských posuvných dosiek. Prečo sa potom havajské sopky nachádzajú uprostred Tichého oceánu, viac ako 2 000 míľ od najbližšej hranice s akýmkoľvek iným tektonickým plátom? Zástancovia doskovej tektoniky spočiatku nemali žiadne vysvetlenie výskytu sopiek vo vnútri doskových platní (sopečný „intraplate“).

Hypotéza „Hot Spot“

Potom v roku 1963 poskytol kanadský geofyzik J. Tuzo Wilson dômyselné vysvetlenie v rámci doskovej tektoniky tým, že navrhol hypotézu „hot spot“. Wilsonova hypotéza sa začala akceptovať široko, pretože súhlasí s mnohými vedeckými údajmi o lineárnych sopečných ostrovných reťazcoch v Tichom oceáne všeobecne a najmä o havajských ostrovoch.

Ako hlboké sú horúce miesta?

Podľa Wilsona výrazný lineárny tvar havajsko-cisárskeho reťazca odráža progresívny pohyb tichomorskej platne cez „hlboké“ a „pevné“ horúce miesto. V posledných rokoch vedci diskutovali o skutočnej hĺbke (hĺbkach) havajských a iných horúcich miest na Zemi. Rozprestierajú sa iba niekoľko sto kilometrov pod litosférou? Alebo siahajú tisíce kilometrov, možno až k hranici jadra plášťa?

Pohybujú sa horúce body?

Aj keď vedci všeobecne súhlasia s tým, že horúce miesta sú fixované v polohe vzhľadom na rýchlejšie sa pohybujúce nadradené platne, niektoré nedávne štúdie ukázali, že horúce miesta sa môžu v priebehu geologického času pomaly sťahovať. V každom prípade havajské horúce miesto čiastočne topí oblasť tesne pod prevažujúcou tichomorskou platňou a vytvára malé, izolované guľôčky roztavenej horniny (magma). Magma guľky, ktoré sú menej husté ako okolitá pevná hornina, sa spoja a vzostupne prechádzajú cez štrukturálne slabé zóny a nakoniec vybuchnú ako láva na dno oceánu, aby vybudovali sopky.

Havajská reťaz cisárov

Počas približne 70 miliónov rokov kombinované procesy vytvárania magmy, erupcie a nepretržitého pohybu tichomorskej platničky cez stacionárne horúce miesto zanechali stopu sopiek cez morské dno, ktoré teraz nazývame havajsko-cisársky reťazec. Prudký ohyb v reťazci asi 2 200 kilometrov severozápadne od ostrova Hawai'i bol predtým interpretovaný ako významná zmena v smere pohybu tanierov okolo 43 - 45 miliónov rokov (Ma), ako to naznačujú vekové skupiny sopiek. ohyb.

Nedávne štúdie však naznačujú, že severný segment (reťaz cisárov) vznikol, keď sa horúce miesto presunulo na juh až do približne 45 mil. Potom prevládal pohyb dosiek na severozápad, čo viedlo k vytvoreniu havajského vyvýšenia „po prúde“ od hotspotu.

Havajské hot spot: Výrez pozdĺž havajského ostrovného reťazca ukazujúci odvodený plášť plášťa, ktorý priviedol havajské horúce miesto na prevažujúci pacifický tanier. Geologické veky najstaršej sopky na každom ostrove (pred Ma = miliónmi rokov) sú postupne staršie na severozápad, čo je v súlade s modelom horúcich miest pre vznik havarijného reťazca hrebeňov a cisárov. Upravená z obrázka Joela E. Robinsona, USGS, na mape „The Dynamic Dynamic Planet“ Simkin a ďalších, 2006.

Loihi Seamount: Aktívna podmorská sopka pri južnom pobreží Veľkého ostrova Hawai'i. Obrázok Creative Commons od Kmusser. Klikni na zväčšenie.

Vek ostrovov

Ostrov Hawai'i je najjužnejším a najmladším ostrovom v reťazci. Juhovýchodná časť ostrova Hawai'i v súčasnosti prevyšuje horúce miesto a stále využíva kohútikový zdroj magmy, aby nakŕmil svoje aktívne sopky. Lö'ihi Seamount, aktívna podmorská sopka pri južnom pobreží ostrova Hawai'i, môže znamenať začiatok zóny formovania magmatu na juhovýchodnom okraji horúceho bodu. S možnou výnimkou Maui sa ostatné havajské ostrovy posunuli severozápadne za horúce miesto - postupne boli odrezané od trvalého zdroja magmy a už nie sú sopečne aktívne.

Progresívny severozápadný posun ostrovov z miesta ich pôvodu na horúce miesto je dobre viditeľný vo veku hlavných lávových prúdov na rôznych havajských ostrovoch od severozápadu (najstarší) po juhovýchod (najmladší), uvedený v miliónoch rokov: Ni 'ihau a Kaua'i, 5,6 až 3,8; O'ahu, 3,4 až 2,2; Moloka'i, 1,8 až 1,3; Maui, 1,3 až 0,8; a Hawai'i, menej ako 0,7 a stále rastie.

Aj pre samotný ostrov Hawai'i je relatívny vek jeho piatich sopiek kompatibilný s teóriou horúcich miest (pozri mapu, strana 3). Kohala v severozápadnom cípe ostrova je najstaršia a ukončila erupčnú činnosť pred približne 120 000 rokmi. Druhým najstarším je Mauna Kea, ktorý posledný vypukol asi pred 4 000 rokmi; ďalej je Hualälai, ktorý mal v písomnej histórii iba jednu erupciu (1800 - 1801). Napokon, Mauna Loa aj Kïlauea boli v posledných dvoch storočiach rázne a opakovane aktívne. Pretože rastie na juhovýchodnom okraji ostrova Mauna Loa, predpokladá sa, že Kïlauea je mladšia ako jeho obrovský sused.

Veľkosť havajského horúceho miesta nie je dobre známa, ale pravdepodobne je dostatočne veľká na to, aby zahŕňala a kŕmila v súčasnosti aktívne sopky Mauna Loa, Kïlauea, Lö'hi a prípadne aj Hualälai a Haleakalä. Niektorí vedci odhadujú, že havajské horúce miesto je asi 200 kilometrov široké, s oveľa užšími zvislými priechodmi, ktoré privádzajú magmu do jednotlivých sopiek.