Inhalt
- Herkunft der Hawaii-Inseln
- Plattentektonik und der hawaiianische Hot Spot
- (1) Abweichende Grenzen
- (2) Konvergente Grenzen
- (3) Grenzen transformieren
- Erdbeben und Vulkane an Plattengrenzen
- Die "Hot Spot" -Hypothese
- Wie tief sind Hot Spots?
- Bewegen sich Hot Spots?
- Die Hawaiianer-Kaiser-Kette
- Alter der Inseln
Pazifik Karte: Karte des pazifischen Beckens mit der Position der hawaiianischen Ridge-Emperor Seamount-Kette und des Aleutengrabens. Basiskarte von "This Dynamic Planet".
Herkunft der Hawaii-Inseln
Die hawaiianischen Inseln sind die Gipfel gigantischer Vulkanberge, die durch unzählige Ausbrüche flüssiger Lava über mehrere Millionen Jahre entstanden sind. Einige ragen mehr als 30.000 Fuß über dem Meeresboden empor. Diese Vulkangipfel, die sich über die Meeresoberfläche erheben, stellen nur den winzigen, sichtbaren Teil eines riesigen U-Boot-Kamms dar, der Hawaiian Ridge - Emperor Seamount Chain, der aus mehr als 80 großen Vulkanen besteht.
Dieser Bereich erstreckt sich über den Pazifikboden von den Hawaii-Inseln bis zum Aleutengraben. Allein die Länge des Segments Hawaiian Ridge zwischen der Insel Hawaii und der Insel Midway im Nordwesten beträgt etwa 1.600 Meilen, ungefähr die Entfernung von Washington DC nach Denver Colorado. Die Menge an Lava, die auf diesem riesigen Grat ausgebrochen ist, ungefähr 186.000 Kubikmeilen, ist mehr als genug, um den Bundesstaat Kalifornien mit einer Schicht von 1 Meile Dicke zu bedecken.
Arten von Plattengrenzen: Blockdiagramme von divergenten, konvergenten und transformierten Plattengrenzen.
Plattentektonik und der hawaiianische Hot Spot
In den frühen 1960er Jahren stellten sich die verwandten Konzepte der "Ausbreitung des Meeresbodens" und der "Plattentektonik" als schlagkräftige neue Hypothesen heraus, mit denen Geologen die Merkmale und Bewegungen der Erdoberflächenschicht interpretierten. Nach der Theorie der Plattentektonik besteht die starre Außenschicht oder "Lithosphäre" der Erde aus etwa einem Dutzend Platten mit einer durchschnittlichen Dicke von 50 bis 100 Meilen. Diese Platten bewegen sich mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von einigen Zoll pro Jahr relativ zueinander - ungefähr so schnell, wie menschliche Fingernägel wachsen. Wissenschaftler erkennen drei gängige Arten von Grenzen zwischen diesen sich bewegenden Platten (siehe Diagramme):
(1) Abweichende Grenzen
Benachbarte Platten werden auseinandergezogen, z. B. am mittelatlantischen Rücken, der die Nord- und Südamerika-Pasteten von den Eurasien- und Afrika-Platten trennt. Dieses Auseinanderziehen verursacht eine "Ausbreitung des Meeresbodens" als neues Material von der darunter liegenden, weniger starren Schicht oder "Asthenosphäre", füllt die Risse und fügt diesen ozeanischen Platten hinzu. Siehe: Lehren über abweichende Plattengrenzen.
(2) Konvergente Grenzen
Zwei Platten bewegen sich aufeinander zu und eine wird unter die andere gezogen (oder "subduziert"). Konvergente Plattengrenzen werden auch als "Subduktionszonen" bezeichnet und sind durch den Aleutengraben gekennzeichnet, bei dem die Pazifikplatte unter die Nordamerika-Platte subtrahiert wird. Der Mount St. Helens (Südwesten von Washington) und der Mount Fuji (Japan) sind hervorragende Beispiele für Vulkane in Subduktionszonen, die sich entlang konvergierender Plattengrenzen bilden. Siehe: Unterrichten über konvergente Plattengrenzen.
(3) Grenzen transformieren
Eine Platte gleitet horizontal an der anderen vorbei. Das bekannteste Beispiel ist die erdbebengefährdete San-Andreas-Verwerfungszone in Kalifornien, die die Grenze zwischen der Pazifik- und der Nordamerika-Platte markiert. Siehe: Informationen zum Transformieren von Plattengrenzen.
Tektonische Platten und aktive Vulkane der Welt: Die meisten aktiven Vulkane befinden sich entlang oder in der Nähe der Grenzen der Erde und verschieben die tektonischen Platten. Hawaiianische Vulkane treten jedoch in der Mitte der Pazifikplatte auf und werden durch Vulkanismus über dem hawaiianischen "Hot Spot" gebildet (siehe Text). Nur einige der über 500 aktiven Vulkane der Erde sind hier dargestellt (rote Dreiecke). USGS Image. Klicken um zu vergrößern.
Erdbeben und Vulkane an Plattengrenzen
Fast alle Erdbeben und aktiven Vulkane der Welt ereignen sich entlang oder nahe der Grenzen der Erdbewegungsplatten. Warum befinden sich dann die hawaiianischen Vulkane in der Mitte der Pazifikplatte, mehr als 2.000 Meilen von der nächsten Grenze zu einer anderen tektonischen Platte entfernt? Die Befürworter der Plattentektonik hatten zunächst keine Erklärung für das Auftreten von Vulkanen im Inneren der Platten ("Intraplate" -Vulkanismus).
Die "Hot Spot" -Hypothese
1963 lieferte der kanadische Geophysiker J. Tuzo Wilson eine geniale Erklärung im Rahmen der Plattentektonik, indem er die Hypothese des "Hot Spots" vorschlug. Die Wilsons-Hypothese hat sich als weit verbreitet erwiesen, da sie mit vielen wissenschaftlichen Daten über lineare Vulkaninselketten im Pazifik im Allgemeinen und den Hawaii-Inseln im Besonderen gut übereinstimmt.
Wie tief sind Hot Spots?
Wilson zufolge spiegelt die unverwechselbare lineare Form der Hawaiian-Emperor-Kette die fortschreitende Bewegung der Pacific Plate über einen "tiefen" und "festen" Brennpunkt wider. In den letzten Jahren haben Wissenschaftler über die tatsächlichen Tiefen der hawaiianischen und anderen Hot Spots der Erde diskutiert. Weiten sie nur ein paar hundert Meilen unter der Lithosphäre? Oder erstrecken sie sich Tausende von Meilen hinunter, vielleicht bis zur Erdkern-Mantel-Grenze?
Bewegen sich Hot Spots?
Auch wenn die Wissenschaftler allgemein der Meinung sind, dass Hot Spots in Bezug auf die sich schneller bewegenden übergeordneten Platten in ihrer Position fixiert sind, haben einige neuere Studien gezeigt, dass Hot Spots im Laufe der geologischen Zeit langsam wandern können. In jedem Fall schmilzt der hawaiianische Hotspot die Region direkt unter der übergeordneten Pacific Plate teilweise und erzeugt kleine, isolierte Klumpen geschmolzenen Gesteins (Magma). Die Magmablobs sind weniger dicht als der umgebende feste Fels und sammeln sich an, steigen durch strukturschwache Zonen auf und brechen schließlich als Lava auf den Meeresboden aus, um Vulkane zu bauen.
Die Hawaiianer-Kaiser-Kette
Über eine Zeitspanne von etwa 70 Millionen Jahren haben die kombinierten Prozesse der Magmabildung, des Ausbruchs und der kontinuierlichen Bewegung der Pazifikplatte über den stationären Brennpunkt die Spur von Vulkanen über den Meeresboden hinterlassen, die wir jetzt als Hawaiian-Emperor Chain bezeichnen. Eine scharfe Biegung in der Kette etwa 2.200 Meilen nordwestlich der Insel Hawaii wurde zuvor als bedeutende Änderung der Richtung der Plattenbewegung vor etwa 43-45 Millionen Jahren (Ma) interpretiert, was durch das Alter der Vulkane nahe der Biegung nahegelegt wurde .
Jüngsten Studien zufolge bewegte sich das nördliche Segment (Kaiserkette), das sich als Brennpunkt bildete, bis etwa 45 Ma nach Süden, bis es sich festsetzte. Danach herrschte nordwestliche Plattenbewegung vor, was zur Bildung des Hawaiian Ridge "stromabwärts" vom Hotspot führte.
Hawaiianischer Hot Spot: Eine Schnittansicht entlang der Hawaii-Inselkette, die die abgeleitete Mantelfahne zeigt, die den Hawaii-Hotspot auf der übergeordneten Pacific Plate gespeist hat. Das geologische Alter des ältesten Vulkans auf jeder Insel (Ma = vor Millionen von Jahren) ist im Nordwesten zunehmend älter, was mit dem Hot-Spot-Modell für den Ursprung der hawaiianischen Ridge-Emperor Seamount-Kette übereinstimmt. Geändert von Bild von Joel E. Robinson, USGS, in "This Dynamic Planet" -Karte von Simkin und anderen, 2006.
Loihi Seamount: Ein aktiver U-Boot-Vulkan vor der Südküste der Big Island von Hawaii. Creative Commons Bild von Kmusser. Klicken um zu vergrößern.
Alter der Inseln
Die Insel Hawaii ist die südöstlichste und jüngste Insel der Kette. Der südöstlichste Teil der Insel Hawaii liegt derzeit über dem Hot Spot und erschließt immer noch die Magmaquelle, um die aktiven Vulkane zu versorgen. Löihi Seamount, der aktive U-Boot-Vulkan vor der Südküste der Insel Hawaii, markiert möglicherweise den Beginn der Zone der Magmabildung am südöstlichen Rand des Hotspots. Mit der möglichen Ausnahme von Maui haben sich die anderen hawaiianischen Inseln nordwestlich über den Hotspot hinausbewegt - sie wurden nacheinander von der anhaltenden Magmaquelle abgeschnitten und sind nicht mehr vulkanisch aktiv.
Die fortschreitende nordwestliche Abwanderung der Inseln von ihrem Ursprungsort über den Hotspot wird durch das Alter der wichtigsten Lavaströme auf den verschiedenen hawaiianischen Inseln von Nordwesten (älteste) bis Südosten (jüngste) in Millionen von Jahren deutlich: Niihau und Kauai, 5,6 bis 3,8; Oahu 3,4 bis 2,2; Molokai 1,8 bis 1,3; Maui 1,3 bis 0,8; und Hawaii, weniger als 0,7 und immer noch wachsend.
Selbst für die Insel Hawaii allein ist das relative Alter der fünf Vulkane mit der Hot-Spot-Theorie vereinbar (siehe Karte, Seite 3). Kohala an der nordwestlichen Ecke der Insel ist die älteste, die vor etwa 120.000 Jahren ihre Eruptionstätigkeit eingestellt hat. Die zweitälteste ist Mauna Kea, die vor etwa 4.000 Jahren zum letzten Mal ausgebrochen ist. als nächstes kommt Hualälai, das in der geschriebenen Geschichte nur einen Ausbruch (1800-1801) hatte. Schließlich waren sowohl Mauna Loa als auch Kïlauea in den letzten zwei Jahrhunderten energisch und wiederholt aktiv. Da Kïlauea an der südöstlichen Flanke von Mauna Loa wächst, wird angenommen, dass es jünger ist als sein riesiger Nachbar.
Die Größe des hawaiianischen Brennpunkts ist nicht bekannt, aber vermutlich groß genug, um die derzeit aktiven Vulkane Mauna Loa, Kïlauea, Löihi und möglicherweise auch Hualälai und Haleakalä zu erfassen und zu versorgen. Einige Wissenschaftler haben geschätzt, dass der hawaiianische Hotspot einen Durchmesser von etwa 200 Meilen hat und viel engere vertikale Durchgänge, die die einzelnen Vulkane mit Magma versorgen.