Platentektoniek

Platentektoniek en de Hawaiiaanse hotspot



Heruitgegeven van Uitbarstingen van Hawaiiaanse vulkanen - verleden, heden en toekomstdoor Robert Tilling, Christina Heliker en Donald SwansonU.S. Geological Survey Algemene informatie Product 117.

Pacific Basin-kaart: Kaart van de Pacific Basin met de locatie van de Hawaiian Ridge-Emperor Seamount Chain en de Aleutian Trench. Basiskaart van "This Dynamic Planet."

Herkomst van de Hawaiiaanse eilanden

De Hawaiiaanse eilanden zijn de toppen van gigantische vulkanische bergen gevormd door talloze uitbarstingen van vloeibare lava gedurende meerdere miljoenen jaren; sommige toren meer dan 30.000 voet boven de zeebodem. Deze vulkanische pieken die boven het oceaanoppervlak uitsteken, vertegenwoordigen alleen het kleine, zichtbare deel van een immense onderzeeërrug, de Hawaiiaanse Ridge-Emperor Seamount Chain, bestaande uit meer dan 80 grote vulkanen.

Mauna Kea-vulkaan op het eiland Hawaï heeft een hoogte van 13.796 voet. De basis van het eiland begint echter ongeveer 18.000 voet onder zeeniveau. Als het eiland Hawaï als een "berg" zou worden beschouwd, zou het de hoogste ter wereld zijn en de Mount Everest met meer dan 300 voet verslaan. Leer meer.

Deze reeks strekt zich uit over de Stille Oceaanbodem van de Hawaiiaanse eilanden tot de Aleutiaanse loopgraaf. Alleen al de lengte van het Hawaiiaanse noksegment, tussen het eiland Hawai'i en Midway-eiland in het noordwesten, is ongeveer 1600 km, ruwweg de afstand van Washington, D.C. tot Denver, Colorado. De hoeveelheid lava die uitbarstte om deze enorme bergrug te vormen, ongeveer 186.000 kubieke mijl, is meer dan genoeg om de staat Californië te bedekken met een laag van 1 mijl dik.

Typen plaatgrenzen: Blokdiagrammen van divergente, convergente en transformerende plaatgrenzen.

Platentektoniek en de Hawaiiaanse hotspot

Aan het begin van de jaren zestig kwamen de verwante concepten van 'zeebodemspreiding' en 'plaattektoniek' naar voren als krachtige nieuwe hypothesen die geologen gebruikten om de kenmerken en bewegingen van de aardoppervlakte te interpreteren. Volgens de platentektonische theorie bestaat de starre buitenlaag van de aarde, of 'lithosfeer', uit ongeveer een dozijn platen of platen, elk gemiddeld 50 tot 100 mijl dik. Deze platen bewegen ten opzichte van elkaar met gemiddelde snelheden van een paar centimeter per jaar - ongeveer net zo snel als menselijke vingernagels groeien. Wetenschappers herkennen drie veel voorkomende soorten grenzen tussen deze bewegende platen (zie diagrammen):

(1) Uiteenlopende grenzen

Aangrenzende platen trekken uit elkaar, zoals bij de Mid-Atlantic Ridge, die de Noord- en Zuid-Amerikaanse Pates scheidt van de Eurasia- en Africa-platen. Dit uit elkaar trekken veroorzaakt "verspreiding van de zeebodem" omdat nieuw materiaal uit de onderliggende minder stijve laag of "asthenosfeer" de scheuren vult en deze oceanische platen toevoegt. Zie: Onderwijs over uiteenlopende plaatgrenzen.

(2) Convergente grenzen

Twee platen bewegen naar elkaar toe en één wordt naar beneden getrokken (of "onderworpen") onder de andere. Convergente plaatgrenzen worden ook "subductiezones" genoemd en worden gekenmerkt door de Aleutiaanse loopgraaf, waar de Pacifische plaat wordt onderworpen aan de Noord-Amerikaanse plaat. Mount St. Helens (zuidwesten van Washington) en Mount Fuji (Japan) zijn uitstekende voorbeelden van subductiezone vulkanen gevormd langs convergente plaatgrenzen. Zie: Onderwijs over convergente plaatgrenzen.

(3) Transformeer grenzen

Eén plaat schuift horizontaal langs een andere. Het bekendste voorbeeld is de aardbevingsgevoelige San Andreas Fault Zone van Californië, die de grens tussen de platen van de Stille Oceaan en Noord-Amerika markeert. Zie: Onderwijs over transformeer plaatgrenzen.

Tektonische platen en actieve vulkanen van de wereld: De meeste actieve vulkanen bevinden zich langs of nabij de grenzen van de verschuivende tektonische platen van de aarde. Hawaiiaanse vulkanen komen echter voor in het midden van de Pacifische plaat en worden gevormd door vulkanisme over de Hawaiiaanse "Hot Spot" (zie tekst). Slechts enkele van de meer dan 500 actieve vulkanen op aarde worden hier getoond (rode driehoeken). USGS-afbeelding. Klik om te vergroten.

Aardbevingen en vulkanen op plaatgrenzen

Bijna alle aardbevingen en actieve vulkanen ter wereld vinden plaats langs of nabij de grenzen van de verschuivende platen van de aarde. Waarom bevinden de Hawaiiaanse vulkanen zich dan in het midden van de Pacifische plaat, meer dan 2000 mijl van de dichtstbijzijnde grens met een andere tektonische plaat? De voorstanders van platentektoniek hadden aanvankelijk geen verklaring voor het voorkomen van vulkanen in plaatinterieurs ("intraplate" vulkanisme).

De "hotspot" -hypothese

Toen, in 1963, gaf J. Tuzo Wilson, een Canadese geofysicus, een ingenieuze verklaring in het kader van de platentektoniek door de "hotspot" -hypothese voor te stellen. Wilson's hypothese is breed geaccepteerd, omdat deze goed overeenkomt met veel van de wetenschappelijke gegevens over lineaire vulkanische eilandketens in de Stille Oceaan in het algemeen - en de Hawaiiaanse eilanden in het bijzonder.

Hoe diep zijn hotspots?

Volgens Wilson weerspiegelt de kenmerkende lineaire vorm van de Hawaiian-Emperor Chain de progressieve beweging van de Pacifische plaat over een "diepe" en "vaste" hotspot. In de afgelopen jaren hebben wetenschappers gedebatteerd over de werkelijke diepte (n) van de Hawaiiaanse en andere hotspots op aarde. Verlengen ze zich slechts enkele honderden kilometers onder de lithosfeer? Of reiken ze duizenden kilometers af, misschien tot de kernmantelgrens van de aarde?

Verplaatsen Hot Spots?

Hoewel wetenschappers het er in het algemeen over eens zijn dat hotspots in positie zijn gefixeerd ten opzichte van de sneller bewegende overheersende platen, hebben sommige recente onderzoeken aangetoond dat hotspots langzaam kunnen migreren over geologische tijd. In ieder geval smelt de Hawaiiaanse hotspot het gebied net onder de overheersende Pacifische plaat gedeeltelijk en produceert kleine, geïsoleerde klodders gesmolten gesteente (magma). De magma-blobs zijn minder dicht dan de omringende massieve rots, komen samen en stijgen drijvend door structureel zwakke zones en barsten uiteindelijk als lava op de oceaanbodem uit om vulkanen te bouwen.

De Hawaiian-Emperor Chain

Gedurende een periode van ongeveer 70 miljoen jaar hebben de gecombineerde processen van magma-vorming, uitbarsting en continue beweging van de Pacifische plaat over de stationaire hotspot het spoor van vulkanen over de oceaanbodem verlaten die we nu de Hawaiian-Emperor Chain noemen. Een scherpe bocht in de ketting ongeveer 2200 mijl ten noordwesten van het eiland Hawai'i werd eerder geïnterpreteerd als een grote verandering in de richting van plaatbeweging ongeveer 43-45 miljoen jaar geleden (Ma), zoals gesuggereerd door de leeftijden van de vulkanen de bocht.

Recente studies suggereren echter dat het noordelijke segment (keizerketen) werd gevormd toen de hotspot zuidwaarts bewoog tot ongeveer 45 Ma, toen het werd gefixeerd. Daarna heerste noordwestelijke plaatbeweging, resulterend in de vorming van de Hawaiiaanse Rug "stroomafwaarts" van de hotspot.

Hawaiiaanse hotspot: Een opengewerkt uitzicht langs de Hawaiiaanse eilandketen met de afgeleide mantelpluim die de Hawaiiaanse hotspot op de overheersende Pacifische plaat heeft gevoed. De geologische tijdperken van de oudste vulkaan op elk eiland (Ma = miljoenen jaren geleden) zijn geleidelijk ouder in het noordwesten, consistent met het hotspot-model voor de oorsprong van de Hawaiian Ridge-Emperor Seamount Chain. Gewijzigd naar afbeelding van Joel E. Robinson, USGS, in "This Dynamic Planet" -kaart van Simkin en anderen, 2006.

Loihi Seamount: Een actieve onderzeese vulkaan voor de zuidelijke kust van het grote eiland Hawai'i. Creative Commons-afbeelding door Kmusser. Klik om te vergroten.

Leeftijd van de eilanden

Het eiland Hawai'i is het zuidoostelijkste en jongste eiland in de keten. Het zuidoostelijkste deel van het eiland Hawai'i ligt nu op de hotspot en tikt nog steeds op de magma-bron om zijn actieve vulkanen te voeden. Lö'ihi Seamount, de actieve onderzeese vulkaan voor de zuidkust van het eiland Hawaï, markeert mogelijk het begin van de zone van magma-vorming aan de zuidoostelijke rand van de hotspot. Met de mogelijke uitzondering van Maui, zijn de andere Hawaiiaanse eilanden naar het noordwesten verhuisd voorbij de hotspot - ze werden achtereenvolgens afgesneden van de ondersteunende magma-bron en zijn niet langer vulkanisch actief.

De progressieve noordwestelijke drift van de eilanden vanaf hun punt van oorsprong over de hotspot wordt goed weergegeven door de leeftijden van de belangrijkste lavastromen op de verschillende Hawaiiaanse eilanden van noordwest (oudste) tot zuidoost (jongste), gegeven in miljoenen jaren: Ni 'ihau en Kaua'i, 5,6 tot 3,8; O'ahu, 3,4 tot 2,2; Moloka'i, 1,8 tot 1,3; Maui, 1,3 tot 0,8; en Hawai'i, minder dan 0,7 en groeit nog steeds.

Zelfs voor alleen het eiland Hawai'i zijn de relatieve leeftijden van de vijf vulkanen compatibel met de hotspot-theorie (zie kaart, pagina 3). Kohala, in de noordwestelijke hoek van het eiland, is de oudste, na ongeveer 120.000 jaar geleden gestopt met uitbarstende activiteit. De tweede oudste is Mauna Kea, die ongeveer 4.000 jaar geleden uitbrak; de volgende is Hualälai, die slechts één uitbarsting (1800-1801) in de geschreven geschiedenis heeft gehad. Ten slotte zijn zowel Mauna Loa als Kïlauea de afgelopen twee eeuwen krachtig en herhaaldelijk actief geweest. Omdat het groeit op de zuidoostelijke flank van Mauna Loa, wordt aangenomen dat Kïlauea jonger is dan zijn enorme buurman.

De grootte van de Hawaiiaanse hotspot is niet goed bekend, maar hij is vermoedelijk groot genoeg om de momenteel actieve vulkanen van Mauna Loa, Kïlauea, Lö'ihi en mogelijk ook Hualälai en Haleakalä te omringen en te voeden. Sommige wetenschappers schatten dat de Hawaiiaanse hotspot ongeveer 200 mijl breed is, met veel smallere verticale doorgangen die magma naar de individuele vulkanen voeren.

Bekijk de video: Type vulkaanuitbarstingen : Domein Aarde : Aardrijkskunde (Oktober 2020).