เนื้อหา
- ต้นกำเนิดของหมู่เกาะฮาวาย
- การแปรสัณฐานของเพลทและจุดร้อนฮาวาย
- (1) ขอบเขตที่แตกต่าง
- (2) ขอบเขตที่มาบรรจบกัน
- (3) เปลี่ยนเขตแดน
- แผ่นดินไหวและภูเขาไฟบนขอบเขตจาน
- สมมติฐาน "ฮอตสปอต"
- ฮอตสปอตลึกแค่ไหน?
- จุดร้อนเคลื่อนที่หรือไม่
- โซ่ฮาวาย - จักรพรรดิ
- อายุของหมู่เกาะ
แผนที่ Pacific Pacific: แผนที่แสดงที่ตั้งของมหาสมุทรแปซิฟิกลุ่มน้ำที่ฮาวาย - จักรพรรดิ Seamount โซ่และร่อง Aleutian แผนที่พื้นฐานจาก "This Dynamic Planet"
ต้นกำเนิดของหมู่เกาะฮาวาย
หมู่เกาะฮาวายเป็นยอดภูเขาภูเขาไฟขนาดมหึมาที่เกิดจากการปะทุของลาวาเหลวนับไม่ถ้วนในช่วงหลายล้านปีที่ผ่านมา; หอคอยบางแห่งสูงกว่า 30,000 ฟุตเหนือพื้นทะเล ยอดภูเขาไฟเหล่านี้เพิ่มขึ้นเหนือผิวน้ำมหาสมุทรเป็นเพียงส่วนเล็ก ๆ ที่มองเห็นได้ของสันเขาใต้น้ำอันยิ่งใหญ่สันเขาฮาวาย - เชนเซมเมาท์ของจักรพรรดิประกอบด้วยภูเขาไฟขนาดใหญ่มากกว่า 80 แห่ง
ช่วงนี้ทอดยาวไปทั่วพื้นมหาสมุทรแปซิฟิกจากหมู่เกาะฮาวายไปจนถึงร่อง Aleutian ความยาวของส่วนของสันเขาฮาวาย (Hawaiian Ridge) เพียงอย่างเดียวระหว่างเกาะฮาวายและเกาะมิดเวย์ไปทางตะวันตกเฉียงเหนือประมาณ 1,600 ไมล์โดยประมาณระยะทางจากวอชิงตันดีซีถึงเดนเวอร์โคโลราโด ปริมาณลาวาปะทุขึ้นมาในแนวสันขนาดใหญ่ประมาณ 186,000 ลูกบาศก์ไมล์นั้นเกินพอที่จะปกคลุมรัฐแคลิฟอร์เนียด้วยชั้นหนา 1 ไมล์
ประเภทของขอบเขตแผ่น: บล็อกไดอะแกรมของความแตกต่างคอนเวอร์เจนซ์และการเปลี่ยนขอบเขตของแผ่น
การแปรสัณฐานของเพลทและจุดร้อนฮาวาย
ในช่วงต้นทศวรรษที่ 1960 แนวคิดที่เกี่ยวข้องของ "พื้นทะเลกระจาย" และ "แผ่นเปลือกโลก" กลายเป็นสมมติฐานใหม่ที่ทรงพลังที่นักธรณีวิทยาใช้ในการตีความคุณสมบัติและการเคลื่อนไหวของชั้นผิวโลก ตามทฤษฎีการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกชั้นนอกโลกที่แข็งหรือ "ธรณีภาค" ประกอบด้วยแผ่นพื้นหรือแผ่นประมาณโหลจำนวนหนึ่งแผ่นแต่ละแผ่นมีความหนาเฉลี่ย 50 ถึง 100 ไมล์ เพลตเหล่านี้จะเคลื่อนที่สัมพัทธ์ซึ่งกันและกันด้วยความเร็วเฉลี่ยไม่กี่นิ้วต่อปีเร็วเท่าที่เล็บของมนุษย์จะเติบโต นักวิทยาศาสตร์รู้จักขอบเขตทั่วไปสามประเภทระหว่างเพลทเคลื่อนที่เหล่านี้ (ดูไดอะแกรม):
(1) ขอบเขตที่แตกต่าง
แผ่นเปลือกโลกที่อยู่ติดกันจะแยกออกจากกันเช่นที่สันกลางมหาสมุทรแอตแลนติกซึ่งแยกทางตอนเหนือและอเมริกาใต้ออกจากแผ่นเปลือกโลกยูเรเซียและแอฟริกา สิ่งนี้ทำให้เกิดการแยก "seafloor แพร่กระจาย" เป็นวัสดุใหม่จากชั้นแข็งน้อยกว่าหรือ "asthenosphere" เติมรอยแตกและเพิ่มแผ่นเปลือกโลกเหล่านี้ ดู: การสอนเกี่ยวกับขอบเขตแผ่นแตกต่าง
(2) ขอบเขตที่มาบรรจบกัน
แผ่นเปลือกโลกสองแผ่นเคลื่อนไปทางหนึ่งและอีกแผ่นหนึ่งถูกลากลง (หรือ "subducted") ใต้แผ่นเปลือกโลก ขอบเขตของแผ่นคอนเวอร์เจนต์จะเรียกว่า "เขตมุดตัว" และถูกตรึงตราโดยท่ออะลูเตียซึ่งเป็นที่ที่แผ่นมหาสมุทรแปซิฟิกจะถูกมุดตัวภายใต้แผ่นทวีปอเมริกาเหนือ ภูเขาเซนต์เฮเลนส์ (วอชิงตันตะวันตกเฉียงใต้) และภูเขาไฟฟูจิ (ญี่ปุ่น) เป็นตัวอย่างที่ยอดเยี่ยมของภูเขาไฟเขตมุดตัวที่เกิดขึ้นตามแนวแผ่นเปลือกโลกมาบรรจบกัน ดู: การสอนเกี่ยวกับขอบเขตของแผ่นมาบรรจบกัน
(3) เปลี่ยนเขตแดน
แผ่นหนึ่งเลื่อนในแนวนอนผ่านอีกแผ่นหนึ่ง ตัวอย่างที่รู้จักกันดีที่สุดคือ San Andreas Fault Zone ของแคลิฟอร์เนียซึ่งเป็นรอยต่อระหว่างแผ่นแปซิฟิกและอเมริกาเหนือ ดู: การสอนเกี่ยวกับการแปลงขอบเขตของแผ่น
แผ่นเปลือกโลกและภูเขาไฟที่กำลังคุกรุ่นของโลก: ภูเขาไฟที่แอคทีฟส่วนใหญ่จะอยู่ตามแนวหรือใกล้กับขอบเขตของแผ่นเปลือกโลก อย่างไรก็ตามภูเขาไฟฮาวายเกิดขึ้นกลางแผ่นมหาสมุทรแปซิฟิกและก่อตัวขึ้นจากภูเขาไฟเหนือ "จุดร้อน" ของฮาวาย (ดูข้อความ) มีการแสดงภูเขาไฟที่ใช้งานอยู่ในโลกเพียงบางส่วนเท่านั้น (สามเหลี่ยมสีแดง) รูปภาพ USGS คลิกเพื่อดูภาพขยาย
แผ่นดินไหวและภูเขาไฟบนขอบเขตจาน
เกือบทุกแห่งของโลกเกิดแผ่นดินไหวและภูเขาไฟที่กำลังเกิดขึ้นตามแนวหรือใกล้กับขอบเขตของแผ่นเปลือกโลก เหตุใดภูเขาไฟฮาวายจึงตั้งอยู่กลางแผ่นแปซิฟิกห่างจากเขตแดนที่ใกล้ที่สุดที่สุดด้วยแผ่นเปลือกโลกอื่น ๆ มากกว่า 2,000 ไมล์ ผู้เสนอการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกในตอนแรกไม่มีคำอธิบายสำหรับการเกิดขึ้นของภูเขาไฟภายในการตกแต่งภายในแผ่น ("intraplate" การระเบิดของภูเขาไฟ)
สมมติฐาน "ฮอตสปอต"
จากนั้นในปี 2506 เจ. ทูโซวิลสันนักธรณีฟิสิกส์ชาวแคนาดาได้ให้คำอธิบายที่แยบยลภายในกรอบของการแปรสัณฐานของแผ่นเปลือกโลกโดยเสนอสมมติฐาน "จุดร้อน" สมมติฐานของวิลสันได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางเนื่องจากเห็นด้วยกับข้อมูลทางวิทยาศาสตร์มากมายเกี่ยวกับโซ่เกาะภูเขาไฟเชิงเส้นในมหาสมุทรแปซิฟิกโดยทั่วไปและหมู่เกาะฮาวายโดยเฉพาะ
ฮอตสปอตลึกแค่ไหน?
จากข้อมูลของวิลสันรูปร่างที่เป็นเส้นตรงของโซ่ฮาวาย - จักรพรรดิสะท้อนให้เห็นถึงการเคลื่อนไหวที่ก้าวหน้าของแผ่นแปซิฟิกเหนือจุดร้อน "ลึก" และ "คงที่" ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมานักวิทยาศาสตร์ได้ถกเถียงกันถึงความลึกที่แท้จริงของฮาวายและจุดร้อนบนโลกอื่น ๆ พวกมันขยายออกไปเพียงไม่กี่ร้อยไมล์ใต้เปลือกโลกหรือไม่? หรือพวกมันแผ่ขยายออกไปหลายพันไมล์หรือบางทีอาจเป็นไปตามขอบเขตแกนโลกของโลก?
จุดร้อนเคลื่อนที่หรือไม่
ในขณะที่นักวิทยาศาสตร์ทั่วไปยอมรับว่าจุดร้อนนั้นได้รับการแก้ไขในตำแหน่งที่สัมพันธ์กับจานการเอาชนะที่เคลื่อนไหวเร็วกว่าการศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้แสดงให้เห็นว่าจุดร้อนสามารถเคลื่อนที่ได้ช้าในช่วงเวลาทางธรณีวิทยา ไม่ว่าในกรณีใดจุดที่ฮาวายร้อนจะละลายส่วนหนึ่งในภูมิภาคด้านล่างแผ่นแปซิฟิกที่มีความสำคัญทำให้เกิดก้อนเล็ก ๆ ที่แยกได้ของหินหลอมเหลว (magma) หนาแน่นน้อยกว่าหินแข็งโดยรอบก้อนหินหนืดมารวมตัวกันและลอยขึ้นอย่างผุดผ่องผ่านเขตที่มีโครงสร้างอ่อนแอและในที่สุดก็ปะทุราวกับลาวาบนพื้นมหาสมุทรเพื่อสร้างภูเขาไฟ
โซ่ฮาวาย - จักรพรรดิ
ในช่วงเวลาประมาณ 70 ล้านปีที่ผ่านมากระบวนการรวมกันของการก่อตัวของแมกมาการปะทุและการเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องของแผ่นแปซิฟิกเหนือจุดร้อนที่อยู่นิ่งได้ทิ้งร่องรอยของภูเขาไฟข้ามพื้นมหาสมุทรที่เราเรียกโซ่ฮาวาย - จักรพรรดิ โค้งงอที่คมชัดในห่วงโซ่ประมาณ 2,200 ไมล์ทางตะวันตกเฉียงเหนือของเกาะฮาวายเคยถูกตีความว่าเป็นการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในทิศทางของการเคลื่อนที่ของแผ่นเหล็กเมื่อประมาณ 43-45 ล้านปีก่อน (Ma) ตามที่ได้รับการแนะนำโดยอายุของภูเขาไฟ .
อย่างไรก็ตามการศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้ชี้ให้เห็นว่าภาคเหนือ (จักรพรรดิเชน) ก่อตัวขึ้นเมื่อจุดร้อนเคลื่อนไปทางทิศใต้จนถึงประมาณ 45 Ma เมื่อมันได้รับการแก้ไข หลังจากนั้นเป็นต้นมาการเคลื่อนที่ของแผ่นเหนือ - ตะวันตกได้รับผลทำให้เกิดการก่อตัวของสันเขาฮาวาย "ปลายน้ำ" จากฮอตสปอต
ฮาวายฮอทสปอต: มุมมองที่ถูกตัดออกไปตามโซ่เกาะฮาวายแสดงให้เห็นขนนกที่ปกคลุมโดยอนุมานซึ่งเป็นแหล่งจุดร้อนของฮาวายบนแผ่นเพลทแปซิฟิก อายุทางธรณีวิทยาของภูเขาไฟที่เก่าแก่ที่สุดในแต่ละเกาะ (Ma = ล้านปีที่แล้ว) มีอายุมากขึ้นเรื่อย ๆ ไปทางตะวันตกเฉียงเหนือสอดคล้องกับรูปแบบจุดร้อนสำหรับกำเนิดของห่วงโซ่ Seamount สัน - จักรพรรดิฮาวาย ดัดแปลงจากรูปภาพของ Joel E. Robinson, USGS, ในแผนที่ "This Dynamic Planet" ของ Simkin และอื่น ๆ , 2006
Loihi Seamount: ภูเขาไฟใต้น้ำที่ใช้งานอยู่นอกชายฝั่งทางตอนใต้ของเกาะใหญ่ของฮาวาย รูปภาพครีเอทีฟคอมมอนส์โดย Kmusser คลิกเพื่อดูภาพขยาย
อายุของหมู่เกาะ
เกาะฮาวายเป็นเกาะทางตะวันออกเฉียงใต้และอายุน้อยที่สุดในเครือ ส่วนทางตะวันออกเฉียงใต้ของเกาะฮาวายในปัจจุบันตั้งอยู่เหนือจุดที่ร้อนแรงและยังคงแตะแหล่งแมกมาเพื่อป้อนภูเขาไฟที่ยังคุกรุ่นอยู่ Löihi Seamount, ภูเขาไฟใต้น้ำที่เคลื่อนไหวอยู่นอกเกาะ Hawaiis south Coast, อาจเป็นจุดเริ่มต้นของโซนการก่อตัวของหินหนืดที่ขอบด้านตะวันออกเฉียงใต้ของจุดที่ร้อนแรง ด้วยข้อยกเว้นที่เป็นไปได้ของ Maui เกาะฮาวายอื่น ๆ ได้เคลื่อนตัวไปทางตะวันตกเฉียงเหนือเหนือจุดที่ร้อนแรง - พวกมันถูกตัดออกจากแหล่งแมกมาที่ยั่งยืนและไม่มีการระเบิดของภูเขาไฟอีกต่อไป
ล่องลอยไปทางทิศตะวันตกเฉียงเหนือของเกาะจากจุดกำเนิดเหนือจุดร้อนแสดงให้เห็นอย่างดีจากยุคสมัยของลาวาไหลบนเกาะฮาวายหลายแห่งตั้งแต่ตะวันตกเฉียงเหนือ (เก่าที่สุด) ไปจนถึงตะวันออกเฉียงใต้ (อายุน้อยที่สุด) ในหลายล้านปี: Niihau และเกาะคาไว 5.6 ถึง 3.8; โออาฮู 3.4 ถึง 2.2; โมโลไก, 1.8 ถึง 1.3; เมาอิ 1.3 ถึง 0.8; และฮาวายน้อยกว่า 0.7 และยังคงเติบโต
แม้แต่เกาะฮาวายเพียงแห่งเดียวอายุของภูเขาไฟทั้งห้านั้นก็เข้ากันได้กับทฤษฎีฮอตสปอต (ดูแผนที่หน้า 3) Kohala ที่มุมตะวันตกเฉียงเหนือของเกาะเป็นเกาะที่เก่าแก่ที่สุดและหยุดกิจกรรมการปะทุเมื่อประมาณ 120,000 ปีก่อน ที่เก่าแก่ที่สุดที่สองคือ Mauna Kea ซึ่งล่าสุดระเบิดประมาณ 4,000 ปีที่ผ่านมา; ถัดไปคือHualälaiซึ่งมีการปะทุเพียงครั้งเดียว (1800-1801) ในประวัติศาสตร์ที่เป็นลายลักษณ์อักษร สุดท้ายทั้ง Mauna Loa และKïlaueaมีความกระตือรือร้นและกระตือรือร้นในสองศตวรรษที่ผ่านมา เนื่องจากมีการเติบโตทางด้านตะวันออกเฉียงใต้ของ Mauna Loa เชื่อว่าKïlaueaจะอายุน้อยกว่าเพื่อนบ้านขนาดใหญ่
ขนาดของจุดร้อนฮาวายไม่เป็นที่รู้จักกันดี แต่สันนิษฐานว่ามีขนาดใหญ่พอที่จะรวมและภูเขาไฟภูเขาไฟที่ใช้งานในปัจจุบันของ Mauna Loa, Kïlauea, LöihiและอาจจะยังHualälaiและHaleakalä นักวิทยาศาสตร์บางคนประเมินว่าสถานที่ร้อนแรงแห่งฮาวายนั้นอยู่ห่างออกไปประมาณ 200 ไมล์โดยมีทางเดินแนวตั้งที่แคบกว่าซึ่งกินหินหนืดไปยังภูเขาไฟแต่ละลูก