NộI Dung
- Nguồn gốc của quần đảo Hawaii
- Mảng kiến tạo và điểm nóng Hawaii
- (1) Ranh giới phân kỳ
- (2) Ranh giới hội tụ
- (3) Chuyển đổi ranh giới
- Động đất và núi lửa trên các ranh giới mảng
- Giả thuyết "Điểm nóng"
- Làm thế nào sâu là điểm nóng?
- Điểm nóng di chuyển?
- Chuỗi Hawaii-Hoàng đế
- Thời đại của quần đảo
Bản đồ lưu vực Thái Bình Dương: Bản đồ lưu vực Thái Bình Dương cho thấy vị trí của Chuỗi Seamount Hawaiian-Rãnh và rãnh Aleutian. Bản đồ cơ sở từ "Hành tinh năng động này."
Nguồn gốc của quần đảo Hawaii
Quần đảo Hawaii là đỉnh của những ngọn núi lửa khổng lồ được hình thành bởi vô số lần phun trào dung nham trong vài triệu năm; một số tháp cao hơn 30.000 feet dưới đáy biển. Những đỉnh núi lửa này nổi lên trên bề mặt đại dương chỉ đại diện cho phần nhỏ bé có thể nhìn thấy được của một sườn tàu ngầm mênh mông, Chuỗi Seamount Hawaiian Ridge, Hoàng đế Seamount, bao gồm hơn 80 ngọn núi lửa lớn.
Phạm vi này trải dài trên đáy Thái Bình Dương từ Quần đảo Hawaii đến Rãnh Aleutian. Chiều dài của đoạn Ridge Hawaii một mình, giữa đảo Hawaii và đảo Midway ở phía tây bắc, là khoảng 1.600 dặm, xấp xỉ khoảng cách từ Washington, DC, đến Denver, Colorado. Lượng dung nham phun trào để tạo sườn núi khổng lồ này, khoảng 186.000 dặm khối, là quá đủ để trang trải tiểu bang California với một dặm lớp 1 dày.
Các loại ranh giới mảng: Sơ đồ khối của ranh giới mảng phân kỳ, hội tụ và biến đổi.
Mảng kiến tạo và điểm nóng Hawaii
Đầu những năm 1960, các khái niệm liên quan về "sự lan rộng dưới đáy biển" và "kiến tạo mảng" đã xuất hiện như những giả thuyết mới mạnh mẽ mà các nhà địa chất sử dụng để giải thích các đặc điểm và chuyển động của lớp bề mặt Trái đất. Theo lý thuyết kiến tạo mảng, các Trái đất cứng lớp ngoài, hoặc "thạch quyển," bao gồm khoảng một chục tấm hoặc tấm, mỗi trung bình dày từ 50 đến 100 dặm. Những chiếc đĩa này di chuyển tương đối với nhau ở tốc độ trung bình vài inch mỗi năm - nhanh như móng tay của con người phát triển. Các nhà khoa học nhận ra ba loại ranh giới phổ biến giữa các tấm chuyển động này (xem sơ đồ):
(1) Ranh giới phân kỳ
Các mảng liền kề kéo ra xa nhau, chẳng hạn như tại Mid-Atlantic Ridge, ngăn cách Pates Bắc và Nam Mỹ với các mảng Á-Âu và Châu Phi. Điều này kéo theo nhau gây ra "sự lan rộng dưới đáy biển" như là vật liệu mới từ lớp ít cứng hơn bên dưới, hay "asthenosphere", lấp đầy các vết nứt và thêm vào các mảng đại dương này. Xem: Dạy về Ranh giới phân kỳ.
(2) Ranh giới hội tụ
Hai tấm di chuyển về phía nhau và một tấm được kéo xuống (hoặc "chìm") bên dưới tấm kia. Các ranh giới mảng hội tụ cũng được gọi là "các khu vực hút chìm" và được tiêu biểu bởi rãnh Aleutian, nơi mảng Thái Bình Dương đang bị khuất phục dưới mảng Bắc Mỹ. Núi St. Helens (tây nam Washington) và Núi Phú Sĩ (Nhật Bản) là những ví dụ tuyệt vời về các núi lửa khu vực hút chìm được hình thành dọc theo ranh giới mảng hội tụ. Xem: Dạy về Ranh giới mảng hội tụ.
(3) Chuyển đổi ranh giới
Một tấm trượt ngang qua một tấm khác. Ví dụ nổi tiếng nhất là Khu vực đứt gãy San Andreas dễ bị động đất ở California, nơi đánh dấu ranh giới giữa các mảng Thái Bình Dương và Bắc Mỹ. Xem: Dạy về Ranh giới chuyển đổi mảng.
Tấm kiến tạo và núi lửa đang hoạt động của thế giới: Hầu hết các núi lửa đang hoạt động đều nằm dọc hoặc gần ranh giới của các mảng kiến tạo của Trái đất. Tuy nhiên, núi lửa Hawaii xảy ra ở giữa mảng Thái Bình Dương và được hình thành bởi núi lửa trên "Điểm nóng" Hawaii (xem văn bản). Chỉ một số Trái đất có hơn 500 núi lửa đang hoạt động được hiển thị ở đây (hình tam giác màu đỏ). Hình ảnh USGS. Nhấn vào đây để phóng to.
Động đất và núi lửa trên các ranh giới mảng
Gần như tất cả các trận động đất và núi lửa đang hoạt động xảy ra dọc theo hoặc gần ranh giới của các mảng dịch chuyển của Trái đất. Tại sao sau đó là các núi lửa Hawaii nằm ở giữa của tấm Thái Bình Dương, hơn 2.000 dặm từ ranh giới khu vực gần với bất kỳ mảng kiến tạo khác? Những người đề xuất kiến tạo mảng lúc đầu không có lời giải thích cho sự xuất hiện của núi lửa trong nội thất mảng (núi lửa "trong lòng đất").
Giả thuyết "Điểm nóng"
Sau đó vào năm 1963, J. Tuzo Wilson, nhà địa vật lý người Canada, đã đưa ra một lời giải thích khéo léo trong khuôn khổ kiến tạo mảng bằng cách đưa ra giả thuyết "điểm nóng". Giả thuyết của Wilsons đã được chấp nhận rộng rãi, bởi vì nó đồng ý với nhiều dữ liệu khoa học về chuỗi đảo núi lửa tuyến tính ở Thái Bình Dương nói chung - và quần đảo Hawaii nói riêng.
Làm thế nào sâu là điểm nóng?
Theo Wilson, hình dạng tuyến tính đặc biệt của Chuỗi Hoàng đế Hawaii phản ánh sự chuyển động tiến bộ của mảng Thái Bình Dương qua một điểm nóng "sâu" và "cố định". Trong những năm gần đây, các nhà khoa học đã tranh luận về độ sâu thực tế của các điểm nóng Hawaii và Trái đất khác. Họ mở rộng chỉ có vài trăm dặm bên dưới thạch quyển? Hay họ kéo dài xuống hàng ngàn dặm, có lẽ để Trái đất Điểm gián đoạn Gutenberg?
Điểm nóng di chuyển?
Ngoài ra, trong khi các nhà khoa học nói chung đồng ý rằng các điểm nóng được cố định ở vị trí so với các tấm chồng lên nhau di chuyển nhanh hơn, một số nghiên cứu gần đây cho thấy các điểm nóng có thể di chuyển chậm theo thời gian địa chất. Trong mọi trường hợp, điểm nóng Hawaii một phần làm tan chảy khu vực ngay bên dưới mảng Thái Bình Dương, tạo ra những đốm nhỏ của đá nóng chảy (magma). Ít đậm đặc hơn đá rắn xung quanh, các đốm magma kết hợp với nhau và nổi lên mạnh mẽ qua các khu vực yếu về cấu trúc và cuối cùng phun trào như dung nham xuống đáy đại dương để xây dựng núi lửa.
Chuỗi Hawaii-Hoàng đế
Trong khoảng 70 triệu năm, các quá trình kết hợp hình thành magma, phun trào và di chuyển liên tục của mảng Thái Bình Dương trên điểm nóng cố định đã để lại dấu vết của núi lửa trên đáy đại dương mà ngày nay chúng ta gọi là Chuỗi Hoàng đế Hawaii. Một uốn cong sắc nét trong chuỗi khoảng 2.200 dặm về phía tây bắc của đảo Hawaii trước đây được hiểu như là một sự thay đổi lớn theo hướng chuyển động xung quanh tấm 43-45.000.000 năm trước (Ma), theo đề nghị của các lứa tuổi trong những núi lửa bracketing uốn cong .
Tuy nhiên, các nghiên cứu gần đây cho thấy đoạn phía bắc (Chuỗi Hoàng đế) hình thành khi điểm nóng di chuyển xuống phía Nam cho đến khoảng 45 Ma, khi nó trở nên cố định. Sau đó, phong trào mảng phía bắc chiếm ưu thế, dẫn đến sự hình thành của Hawaiian Ridge "xuôi dòng" từ điểm nóng.
Điểm nóng Hawaii: Một khung cảnh đẹp mắt dọc theo chuỗi đảo Hawaii cho thấy lớp vỏ phủ được suy ra đã nuôi dưỡng điểm nóng Hawaii trên mảng Thái Bình Dương. Thời đại địa chất của ngọn núi lửa lâu đời nhất trên mỗi hòn đảo (Ma = hàng triệu năm trước) ngày càng già đi về phía tây bắc, phù hợp với mô hình điểm nóng về nguồn gốc của Chuỗi Seamount Hawaiian Ridge-Emperor. Được sửa đổi từ hình ảnh của Joel E. Robinson, USGS, trong bản đồ "Hành tinh năng động này" của Simkin và những người khác, 2006.
Lợi ích Seamount: Một núi lửa tàu ngầm đang hoạt động ngoài khơi bờ biển phía nam của Đảo Lớn Hawaii. Hình ảnh Creative Commons của Kmusser. Nhấn vào đây để phóng to.
Thời đại của quần đảo
Đảo Hawaii là hòn đảo nhỏ nhất và đông nam nhất trong chuỗi. Phần đông nam của Đảo Hawaii hiện đang chồng lên điểm nóng và vẫn khai thác nguồn magma để nuôi các núi lửa đang hoạt động. Löihi Seamount, núi lửa tàu ngầm đang hoạt động ngoài khơi bờ biển phía nam đảo Hawaii, có thể đánh dấu sự khởi đầu của khu vực hình thành magma ở rìa phía đông nam của điểm nóng. Ngoại trừ Maui, các đảo Hawaii khác đã di chuyển về phía tây bắc ngoài điểm nóng - chúng liên tiếp bị cắt khỏi nguồn magma duy trì và không còn hoạt động núi lửa.
Sự trôi dạt về phía bắc của các hòn đảo từ điểm xuất phát của chúng qua điểm nóng được thể hiện rõ qua tuổi của dòng dung nham chính trên các đảo Hawaii khác nhau từ tây bắc (già nhất) đến đông nam (trẻ nhất), được đưa ra trong hàng triệu năm: Niihau và Kauai, 5,6 đến 3,8; Oahu, 3,4 đến 2,2; Molokai, 1,8 đến 1,3; Maui, 1,3 đến 0,8; và Hawaii, dưới 0,7 và vẫn đang phát triển.
Ngay cả đối với riêng đảo Hawaii, độ tuổi tương đối của năm ngọn núi lửa của nó cũng tương thích với lý thuyết điểm nóng (xem bản đồ, trang 3). Kohala, ở góc tây bắc của hòn đảo, là lâu đời nhất, đã ngừng hoạt động phun trào khoảng 120.000 năm trước. Lâu đời thứ hai là Mauna Kea, lần phun trào cuối cùng khoảng 4.000 năm trước; tiếp theo là Hualälai, nơi chỉ có một lần phun trào (1800-1801) trong lịch sử bằng văn bản. Cuối cùng, cả Mauna Loa và Kïlauea đã hoạt động mạnh mẽ và liên tục hoạt động trong hai thế kỷ qua. Bởi vì nó đang phát triển ở sườn phía đông nam của Mauna Loa, Kïlauea được cho là trẻ hơn so với người hàng xóm khổng lồ của nó.
Kích thước của điểm nóng Hawaii không được biết đến nhiều, nhưng có lẽ nó đủ lớn để bao quanh và cung cấp cho các núi lửa đang hoạt động của Mauna Loa, Kïlauea, Löihi và, có thể, cũng có thể là Hualälai và Haleakalä. Một số nhà khoa học đã ước tính điểm nóng Hawaii vào khoảng 200 dặm, với nhiều lối đi hẹp dọc magma thức ăn đến những ngọn núi lửa cá nhân.