Русская Википедия:Геология Гавайев
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
Основные процессы благодаря которым образовались Гавайские острова (эндогенные геологические процессы):
- Вулканизм — извержения гавайского типа на щитовидных вулканах, излияние лавы и строительство новых территорий и островов.
- Гавайская горячая точка — район продолжительного вулканизма глубокого мантийного происхождения.
- Тектоника плит — механизм движения земной коры над «горячей точкой» позволяющий строительство новых вулканических островов.
Основные процессы разрушающие Гавайские острова (экзогенные геологические процессы):
- Атмосферные осадки и выветривание — вызывают эрозию.
- Геологическое действие моря — размывают острова волнами.
- Осадочные процессы — перенос и накопление осадочного материала.
- Землетрясения и оползни — вызывают обвалы и сползание берегов в океан.
История
Научные экспедиции
Первыми естествоиспытателями начавшими изучение вулканических процессов на Гавайских островах были путешественники в составе морских экспедиций на Гавайи:
- 1794 — Мензис, Арчибальд — не менее 4 раз бывал на Гавайях, изучал вулкан Мауна-Лоа, первым из учёных поднялся на его вершину[1].
- 1825 — Макрей, Джеймс (James McRae (неправильно указывают — Macrae) на корабле Байрона — Шотландский ботаник и естествоиспытатель[2].
- 1834 — Дуглас, Дэвид — изучал вулкан Мауна-Кеа, погиб на его склонах.
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:
- «Лоа» — вулканы Мауна-Лоа, Хуалалаи, Кахоолаве, Ланаи и Западный Молокаи.
- «Кеа» — вулканы Килауэа, Мауна-Кеа, Кохала, Халеакала, и Западный Мауи.
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:
- определил, что остров Гавайи состоит из 5 (а не 3) вулканов.
- дал названия Аа-лава и Пахойхой-лава в своих работах[5].
Постоянные наблюдения
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 (Шаблон:Lang-en), в числе его публикаций были «Hawaiian Spectator».
- 1875 — Начало публикаций ежегодного Гавайского альманаха (Шаблон:Lang-en), выходил до начала XX века.
- 1876 — Общество естествознания и микроскопии (Шаблон:Lang-en), 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.
- 1919—1924 — вошла в Национальное управление океанических и атмосферных исследований (короткое время — Департамент сельского хозяйства)
- 1935—1947 — перешла под управление — Служба национальных парков США (NPS)
- 1924—1935 и с 1947 года непрерывные исследования проводит Геологическая служба США (USGS)[7].
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. Шаблон:Викиучебник 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
Шаблон:Main 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):
- Ранняя щелочная стадия — подводный вулканизм (Лоихи)
- Щитовая стадия — изливается около 95 % объёма лавы вулкана (Килауэа и Мауна-Лоа)
- Постщитовая щелочная стадия — более густая лава создаёт боковые вулканические конусы (вулкан Мауна-Кеа прошёл эту стадию)
- Стадия оживления (омолаживание) — лавы различной химии извергаются последний раз после продолжительного периода покоя и эрозии, надстраивают конус над кальдерой (Мауна-Кеа).
Землетрясения и оползни
За 85 миллионов лет Гавайская точка создала не менее 129 вулканов, 123 из которых потухшие, 4 — действующие и 2 — спящие вулканы[15].
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
В минералогии и петрологии в честь Гавайев были названы характерные для них:[17]:
- Гавайит — вулканическая горная порода.
- Гавайит (минерал) — минерал, разновидность оливина.
- Гавайский тип вулканов — Вулкан
- Гавайский тип извержений — Извержение вулкана
- Гавайский тип глыбовой (блоковой) лавы — Аа-лава
- Вулканические бомбы гавайского типа — Вулканическая бомба
Эволюция
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
Вулканы острова Гавайи и их границы на карте:
|
Карта вулканов острова Гавайи |
- Пуна (Гавайи) — район острова Гавайи с высокой вулканической активностью.
Примечания
Ссылки
- ↑ Barnard W. M. Earliest Ascents of Mauna Loa Volcano, Hawai’i Шаблон:Wayback // Hawaiian Journal of History. 1991. Vol. 25. P. 53-70.
- ↑ 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.
- ↑ 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.
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Книга
- ↑ Ziegler A. C. The Resident amateur naturalist period // Hawaiian Natural History, Ecology, and Evolution. Honolulu: University of Hawai’i Press, 2002. P. 381—386.
- ↑ 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 Шаблон:Wayback.
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Книга
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Апродов В. А. Императорско-Гавайская разломная зона // Вулканы. М.: Мысль, 1982. С. 303—306. (Серия Природа Мира)
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ По данным экспозиции Bishop Museum в Гонолулу, 2017 год.
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Статья
- ↑ Петрологический англо-русский толковый словарь. М.: Мир, 1986. С. 219.
- ↑ Шаблон:Cite web
- ↑ Шаблон:Cite web
