Геология Гавайев

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Гавайский и Императорский подводные хребты, Тихоокеанская плита
Крупнейшие острова Гавайского архипелага: подводное строение и современные потоки лавы

Геология Гавайев — геологическое строение Гавайских островов, их происхождение и развитие, описываемое на основании изучения геологических процессов, состава и структуры земной коры этого региона.

Гавайский архипелаг геологически тесно связан с Гавайским и Императорским подводными хребтами, расположенными на Тихоокеанской литосферной плите.

Геологические процессы[править | править код]

Основные процессы благодаря которым образовались Гавайские острова (эндогенные геологические процессы):

Основные процессы разрушающие Гавайские острова (экзогенные геологические процессы):

История[править | править код]

Остров Гавайи, 1883
The Hawaiian islands with attention called to topographic highs, Bouguer gravity anomalies, locus of shield volcanoes, and areas of closed low. Two and sometimes three parallel paths of volcanic loci are shown trailing the hotspot for thousands of miles.
Вулканические параллельные пути на тысячи километров.

Научные экспедиции[править | править код]

Первыми естествоиспытателями начавшими изучение вулканических процессов на Гавайских островах были путешественники в составе морских экспедиций на Гавайи:

В 1840—1841 годах американский минералог Джеймс Дана был в составе большой тихоокеанской экспедиции США под руководством Чарльза Уилкса. На вершине Мауна-Лоа он маятником измерил силу гравитации. Собрал образцы лавы, описал щитовидную форму гавайских вулканов. Миссионер Титус Коан, по просьбе Дана, продолжил наблюдения вулканов. Это позволило опубликовать первый научный отчёт (1949)[3].

В 1880—1881 годах Дана продолжил изучение Гавайев, он подтвердил (по степени эрозии) увеличение возраста островов в Северо-Западном направлении. Он пришёл к выводу, что Гавайская цепь состояла из двух вулканических цепочек, расположенных вдоль отдельных параллельных путей. Он назвал их:

Он предположил наличие там трещинной зоны — «Большой разлом „Дана“», его теория существовала до середины XX века[4]

Во время экспедиции 1884—1887 годов К. И. Даттон расширил идеи Даны:

Постоянные наблюдения[править | править код]

С 1820-х годов на островах поселились христианские миссионеры, которые получили возможность постоянных наблюдений над гавайской природой. Среди них[6]:

  • Титус Коан (Titus Coan) — изучал извержения вулканов (1850—1882)
  • Сара Лайман (Sarah Joiner Lyman) — документировала землетрясения и извержения вулканов из города Хило (1833-1880-e)
  • Титус М. Коан (Titus М. Coan, сын Т. Коана) — опубликовал работы по гавайскому вулканизму.

Первые на Гавайях научные организации и периодические издания:

  • 1837 — Институт Сандвичевых островов (англ. Sandwich Islans Institute), в числе его публикаций были «Hawaiian Spectator».
  • 1875 — Начало публикаций ежегодного Гавайского альманаха (англ. The Hawaiian Almanac), выходил до начала XX века.
  • 1876 — Общество естествознания и микроскопии (англ. Natural History and Microscopical Society), существовала во время правления Калакауа.

В 1911—1912 годах геологи Томас Джаггар из Массачусетского технологического института, Реджинальд Дэли из Гарвардского университета и вулканолог Франк Перрет основали Гавайскую вулканическую обсерваторию на вершине вулкана Килауэа.

В 1946 году Гарольд Стернсом создал эволюционную модель формирования островов на основании более точного определения возраста горных пород[8]

В 1963 году Джон Тузо Вильсон разработал классическую теорию вулканических горячих точек «хот-спот». Он предложил, что один фиксированной Мантийный плюм («мантийный факел») вызывает извержение и строительство вулкана, который затем отодвигается и изолируется от источника нагрева в результате движения Тихоокеанской литосферной плиты. В результате этого процесса, на протяжении миллионов лет, вулкан становится всё менее активными и в конце концов разрушается эрозией, уходя ниже уровня моря. Согласно этой теории, около 60° произошёл изгиб, в месте где Императорский и Гавайский сегменты цепи показали изменение в направлении движения Тихоокеанской плиты.

С 1970-х годов Гавайское морское дно было детально исследовано гидролокаторами и подводными аппаратами[9][10] с 1994 по 1998 год[11], что подтвердило теорию Гавайской горячей точки.

До этого долгое время считалось, что Гавайский архипелаг являлся «разломной зоной» земной коры, хотя уже был определён последовательный разный возраст вулканов вдоль этого разлома[12].

В 2003 году возникла новая теория — «мобильной гавайской горячей точки», она предполагает, что 47-миллионов лет назад изгиб был вызван изменением движения плюма, а не тихоокеанской плиты.

Гавайский вулканизм[править | править код]

Гавайский тип извержения: 1: Пепельный шлейф, 2: Фонтан лавы, 3: Кратер, 4: Лавовое озеро, 5: Фумаролы, 6: Поток лавы, 7: Слои лавы и пепла, 8: Слой породы, 9: Силл, 10: Магматический канал, 11: Магматическая камера, 12: Дайка
Основная статья: Гавайская горячая точка

Активные гавайские вулканы расположены над Гавайской горячей точкой которая нагревает вулканические камеры и вызывает извержения. В настоящее время активными являются расположенные над горячей точкой: Килауэа, Мауна-Лоа и подводный вулкан Лоихи.

Для гавайских вулканов характерны извержения «гавайского типа» — они характеризуется излияниями жидкой, высокоподвижной лавы, что формирует большие плоские поля далеко разливающейся лавы. Пирокластический материал практически отсутствует.

Активные гавайские вулканы характеризуются частыми рифтовыми (трещинными) извержениями (рифтовые зоны — их характерная особенность)[13].

Щитовые вулканы (в форме щита) сформировали Гавайские острова. Ширина горы Мауна-Лоа — около 120 км, а её подводное основание (ширина 193 км) уходит на глубину 5791 метр[14]. Таким образом, высота вулкана от его подводного основания составляет 9960 метра. Вулкан имеет наибольший объём и площадь разлива лавы (среди надводных вулканов) — около 5 200 км² — крупнейший надводный щитовой вулкан Земли.

Гавайские вулканы обычно имеют 4 этапа в своём развитии (примеры вулканов):

  1. Ранняя щелочная стадия — подводный вулканизм (Лоихи)
  2. Щитовая стадия — изливается около 95 % объёма лавы вулкана (Килауэа и Мауна-Лоа)
  3. Постщитовая щелочная стадия — более густая лава создаёт боковые вулканические конусы (вулкан Мауна-Кеа прошёл эту стадию)
  4. Стадия оживления (омолаживание) — лавы различной химии извергаются последний раз после продолжительного периода покоя и эрозии, надстраивают конус над кальдерой (Мауна-Кеа).

Землетрясения и оползни[править | править код]

За 85 миллионов лет Гавайская точка создала не менее 129 вулканов, 123 из которых потухшие, 4 — действующие и 2 — спящие вулканы[15].

Обвал 2107 года на острове Гавайи

По мере нарастания массы и объёма вулканов их края откалываются и сползают в океан. Картографирование дна выявило как минимум 70 крупных оползней на Гавайях от 20 до 200 километров в ширину, и до 5000 кубических км в объёме. Эти оползни могут быть разделены на две основные категории:

  • постепенное сползание по склонам
  • катастрофические обломочные лавины с большим разбросом вулканических обломков (на сотни километров), что сопровождается цунами и землетрясением (например в 1868 и 1975 годах)[16].

Вулканизм порождает землетрясения которые также вызывают трещины в лаве, обвалы и оползни.

Минералогия и петрология[править | править код]

В минералогии и петрологии в честь Гавайев были названы характерные для них:[17]:

Эволюция[править | править код]

Animation showing an intact volcano that gradually shrinks in size with some of the lava around its perimeter replaced by coral
Вулканы могут быть объединены в три общие категории: * Гавайские острова * Подветренные Гавайские острова — коралловые атоллы * Гавайский хребет — гайоты, отмели и другие исчезнувшие острова Последовательности эрозии и оседания вулкана и формирование атолла

Жизненный цикл острова состоит из нескольких стадий или этапов:

  • подводный — вулкан постепенно поднимается под водой, производя плотную подушечную лаву.
  • надводный — вулкан становится плоским, щитовым[18]
  • оседание и эрозия — этапы пост-щитового вулканизма[19].

См. также[править | править код]

Вулканы острова Гавайи и их границы на карте:
  1. Кохала (1670 м) — потухший;
  2. Мауна-Кеа (4205 м) — дремлющий;
  3. Хуалалаи (2523 м) — дремлющий;
  4. Мауна-Лоа (4169 м) — активный;
  5. Килауэа (1247 м) — активный;
  6. Лоихи (−975 м) — подводный активный.
Карта вулканов острова Гавайи
  • Пуна (Гавайи) — район острова Гавайи с высокой вулканической активностью.

Примечания[править | править код]

  1. Barnard W. M. Earliest Ascents of Mauna Loa Volcano, Hawai’i // Hawaiian Journal of History. 1991. Vol. 25. P. 53-70.
  2. Macrae J. W. F. Wilson, ed. With Lord Byron at the Sandwich Islands in 1825: Being Extracts from the MS Diary of James Macrae, Scottish Botanist. 1922. ISBN 978-0-554-60526-5.
  3. Dana J. D. On the Hawaiian Islands // United States Exploring Expedition: During the year 1838, 1839, 1840, 1841, 1842. Vol. 10: Geology. New York, London: G. Putnam, 1849. P. 155—284.
  4. G. R. Foulger The Emperor and Hawaiian Volcanic Chains: How well do they fit the plume hypothesis?. Дата обращения 1 апреля 2009.
  5. Volcanism in Hawaii: papers to commemorate the 75th anniversary of the founding of the Hawaii Volcano Observatory. — United States Geological Survey, 1987. — Vol. 1.
  6. Ziegler A. C. The Resident amateur naturalist period // Hawaiian Natural History, Ecology, and Evolution. Honolulu: University of Hawai’i Press, 2002. P. 381—386.
  7. Babb J.L., Kauahikaua J.P., Tilling R.I. The story of the Hawaiian Volcano Observatory—A remarkable first 100 years of tracking eruptions and earthquakes: U.S. Geological Survey General Information Product 135, 2011. 60 p. usgs.gov.
  8. R. A. Apple Thomas A. Jaggar, Jr., and the Hawaiian Volcano Observatory. Hawaiian Volcano Observatory; United States Geological Survey (4 января 2005).
  9. R. J. Van Wyckhouse Synthetic Bathymetric Profiling System (SYNBAPS) (недоступная ссылка). Defense Technical Information Center (1973). Дата обращения 25 октября 2009. Архивировано 27 февраля 2012 года.
  10. H. Rance. Historical Geology: The Present is the Key to the Past. — QCC Press, 1999. — P. 405–407.
  11. MBARI Hawaii Multibeam Survey. Monterey Bay Aquarium Research Institute (1998). Дата обращения 29 марта 2009.
  12. Апродов В. А. Императорско-Гавайская разломная зона // Вулканы. М.: Мысль, 1982. С. 303—306. (Серия Природа Мира)
  13. How Volcanoes Work: Shield Volcanoes. San Diego State University. Дата обращения 25 января 2012.
  14. По данным экспозиции Bishop Museum в Гонолулу, 2017 год.
  15. K. Rubin Reply to Ask-An-Earth-Scientist. University of Hawaii. Дата обращения 11 мая 2009.
  16. B. C. Kerr. Seismic stratigraphy of Detroit Seamount, Hawaiian Emperor seamount chain: Post-hot-spot shield-building volcanism and deposition of the Meiji drift (англ.) // Geochemistry, Geophysics, Geosystems : journal. — Stanford University, 2005. — 12 July (vol. 6, no. 7). — P. n/a. — DOI:10.1029/2004GC000705. — Bibcode2005GGG.....6.7L10K.
  17. Петрологический англо-русский толковый словарь. М.: Мир, 1986. С. 219.
  18. Recent Kīlauea Status Reports, Updates, and Information Releases. United States Geological Survey—Hawaiian Volcano Observatory. Дата обращения 15 марта 2009.
  19. Seamounts. Encyclopædia Britannica. Britannica.com Inc. (1913). Дата обращения 15 марта 2009.

Ссылки[править | править код]