4: «Гарячі точки» - Мантія Термальні шлейфи
- Page ID
- 35699
Переважна більшість землетрусів і вивержень вулканів відбувається поблизу кордонів плит, але є деякі винятки. Наприклад, Гавайські острови, які повністю мають вулканічне походження, утворили посеред Тихого океану більш ніж на 3200 км від найближчої межі плити. Як Гавайські острови та інші вулкани, що утворюються в інтер'єрі плит, вписуються в плитно-тектонічну картину?
Вступ
У 1963 році Джей Тузо Вілсон, канадський геофізик, який виявив розломи трансформації, придумав геніальну ідею, яка стала називатися теорією «гарячої точки». Вілсон зазначив, що в певних місцях по всьому світу, таких як Гаваї, вулканізм був активним протягом дуже тривалих періодів часу. Це могло статися лише, аргументував він, якщо відносно невеликі, тривалі та виключно гарячі регіони - звані гарячими точками - існували під плитами, які забезпечували б локалізовані джерела високої теплової енергії (теплові шлейфи) для підтримки вулканізму. Зокрема, Вілсон висунув гіпотезу, що відмінна лінійна форма ланцюга Гавайських остров-імператорських підводних гір виникла внаслідок того, що Тихоокеанська плита рухається над глибокою, нерухомою гарячою точкою в мантії, розташованою під сучасним положенням острова Гаваї. Тепло з цієї гарячої точки виробляло стійке джерело магми, частково розплавляючи переважну Тихоокеанську плиту. Магма, яка легше, ніж навколишня тверда порода, потім піднімається через мантію і кору, щоб вивергтися на морське дно, утворюючи активну підводну гору. З часом незліченні виверження змушують підводну гору рости, поки вона нарешті не з'явиться над рівнем моря, щоб сформувати острівний вулкан. Вілсон припустив, що продовження руху плити врешті-решт переносить острів за межі гарячої точки, відрізаючи його від джерела магми, і вулканізм припиняється. Коли один острівний вулкан згасає, інший розвивається над гарячою точкою, і цикл повторюється. Цей процес зростання і смерті вулканів протягом багатьох мільйонів років залишив довгий слід вулканічних островів і підводних гір через дно Тихого океану.
Space Shuttle фотографія Гавайських островів, найпівденніша частина довгої вулканічної стежки «Гавайської гарячої точки» (див. Текст). Кауаї знаходиться в правому нижньому куті (краю) і Великий острів Гаваї в лівому верхньому куті. Зверніть увагу на кривизну Землі (верхній край). (Фотографія люб'язно надано NASA.)
Згідно з теорією гарячої точки Вілсона, вулкани гавайської ланцюга повинні поступово ставати старше і ставати більш розмитими, чим далі вони подорожують за межі гарячої точки. Найстаріші вулканічні породи на Кауаї, північно-західному населеному Гавайському острові, мають вік близько 5,5 мільйонів років і глибоко розмиваються. Для порівняння, на «Великому острові» Гаваї - найпівденнішому в ланцюзі і, імовірно, все ще розташованому над гарячою точкою - найстарішим оголеним породам менше 0,7 мільйона років, і постійно утворюється нова вулканічна порода.
Вище: Концепція художника про рух Тихоокеанської плити над нерухомою гавайською «гарячою точкою», що ілюструє формування Гавайського хребта-імператорського ланцюга Seamount. (Змінено з малюнка, наданого Морісом Крафтом, Центр вулканології, Франція). Нижче: Оригінальна діаграма Дж.Тузо Вілсона (злегка змінена), опублікована в 1963 році, щоб показати запропоноване ним походження Гавайських островів. (Відтворено з дозволу Канадського фізичного журналу.)
Можливість того, що Гавайські острови помолодшають на південний схід, підозрювали стародавні гавайці, задовго до того, як були проведені будь-які наукові дослідження. Під час своїх плавань морські гаваї помітили відмінності в ерозії, грунтоутворенні та рослинності та визнали, що острови на північному заході (Нііхау та Кауаї) старше, ніж острови на південному сході (Мауї та Гаваї). Ця ідея передавалася з покоління в покоління в легендах про Пеле, вогненної Богині вулканів. Спочатку Пеле жив на Кауаї. Коли її старша сестра Намакаокахай, богиня моря, напала на неї, Пеле втік на острів Оаху. Коли вона була змушена Намакаокахаї знову втекти, Пеле переїхала на південний схід до Мауї і, нарешті, на Гаваї, де вона зараз живе в кратері Халемаумау на вершині вулкана Кілауеа. Міфічний політ Пеле з Кауаї на Гаваї, який натякає на вічну боротьбу між зростанням вулканічних островів від вивержень і їх пізнішою ерозією океанськими хвилями, узгоджується з геологічними свідченнями, отриманими століттями пізніше, які чітко показують, що острови молодшають з північного заходу до південно-східний.
Видатні світові гарячі точки
Хоча Гаваї є, мабуть, найвідомішою гарячою точкою, інші, як вважають, існують під океанами та континентами. Більше сотні гарячих точок під земною корою були активними протягом останніх 10 мільйонів років. Більшість з них розташовані під інтер'єрами плит (наприклад, Африканська плита), але деякі зустрічаються поблизу розходяться кордонів плит. Деякі зосереджені поблизу середньоокеанічної системи хребта, наприклад, під Ісландією, Азорськими островами та Галапагоськими островами.
Карта світу, що показує розташування вибраних визначних точок доступу; ті, що позначені, згадуються в тексті. (Змінено з карти Ця динамічна планета. )
Вважається, що кілька гарячих точок існують нижче Північноамериканської плити. Мабуть, найвідомішим є гаряча точка, яка, як передбачається, існує під континентальною корою в регіоні Єллоустонського національного парку на північному заході Вайомінгу. Ось кілька кальдер (великі кратери, утворені обвалом землі, що супроводжує вибуховий вулканізм), які були спричинені трьома гігантськими виверженнями протягом останніх двох мільйонів років, найостанніший з яких стався близько 600 000 років тому. Поклади попелу від цих потужних вивержень були відображені так далеко, як Айова, Міссурі, Техас і навіть північній Мексиці. Теплова енергія передбачуваної гарячої точки Йеллоустоуна підживлює понад 10 000 гарячих басейнів та джерел, гейзерів (як Old Fauring) та бурлячих грязей (басейни киплячої грязі). Велике тіло магми, укрите гідротермальною системою (зона пари під тиском і гарячої води), все ще існує під кальдерою. Останні дослідження показують, що частини Єллоустонського регіону піднімаються і падають на цілих 1 см щороку, вказуючи на те, що територія все ще геологічно неспокійна. Однак ці вимірювані рухи землі, які, швидше за все, відображають зміни гідротермального тиску, не обов'язково сигналізують про відновлення вулканічної активності в цьому районі.
Примітка авторів: З моменту публікації цього буклету в 1996 році відбулися бурхливі наукові дискусії щодо вулканізму в «гарячих точках». Нові дослідження показують, що гарячі точки не є ні глибокими явищами, ні «фіксованими» в положенні протягом геологічного часу, як передбачається в популярній моделі шлейфу. Див. http://www.mantleplumes.org/».
Засніжений вулкан Мауна-Лоа висотою 4169 м, острів Гаваї, видно з Гавайської обсерваторії вулканів USGS. Побудований гавайським вулканізмом гарячої точки, Мауна-Лоа - найбільша гора у світі - є класичним прикладом щитового вулкана. (Фотографія Роберта І. Тіллінга, USGS.)