プレートテクトニクス

プレートテクトニクスとハワイのホットスポット



から再公開 ハワイ火山の噴火-過去、現在、未来ロバート・ティリング、クリスティーナ・ヘリカー、ドナルド・スワンソン米国地質調査一般情報製品117。

太平洋沿岸地図: ハワイアンリッジエンペラーシーマウントチェーンとアリューシャン海溝の位置を示す太平洋海盆の地図。 「このダイナミックプラネット」のベースマップ。

ハワイ諸島の起源

ハワイ諸島は、数百万年にわたる無数の流体溶岩の噴火によって形成された巨大な火山山の頂上です。海底から30,000フィートを超える塔もあります。海面上に浮かぶこれらの火山ピークは、80を超える大きな火山で構成された巨大な海底海ridge、ハワイアン海Ridge天皇海山チェーンの小さな目に見える部分のみを表しています。

マウナケア火山 ハワイ島の標高は13,796フィートです。ただし、島の基部は海抜約18,000フィートから始まります。ハワイ島が「山」と見なされた場合、エベレストを1000フィート以上も破って世界で最も高い島になります。もっと詳しく知る。

この範囲は、ハワイ諸島からアリューシャン海溝まで太平洋底部に広がっています。ハワイ島と北西のミッドウェイ島の間のハワイアンリッジセグメントのみの長さは約1,600マイルで、ワシントンD.C.からコロラド州デンバーまでのおおよその距離です。約186,000立方マイルのこの巨大な尾根を形成するために噴出した溶岩の量は、カリフォルニア州を1マイルの厚さで覆うのに十分な量です。

プレート境界の種類: 発散、収束、および変換プレート境界のブロック図。

プレートテクトニクスとハワイのホットスポット

1960年代初頭、「海底拡大」と「プレートテクトニクス」の関連概念は、地質学者が地表層の特徴と動きを解釈するために使用した強力な新しい仮説として浮上しました。プレートテクトニック理論によれば、地球の硬い外層、つまり「リソスフェア」は、それぞれ平均50〜100マイルの厚さの約12個のスラブまたはプレートで構成されています。これらのプレートは、人間の指の爪が成長するのと同じくらいの速度で、年間数インチの平均速度で互いに対して移動します。科学者は、これらの可動プレート間の一般的な3種類の境界を認識しています(図を参照)。

(1)発散する境界

隣接するプレートは引き離されます。たとえば、大西洋中央海Ridgeでは、北アメリカと南アメリカのプレートがユーラシアおよびアフリカプレートから分離されます。この引き離すと、下にある剛性の低い層または「アセノスフェア」からの新しい材料が亀裂を埋め、これらの海洋プレートに追加されるため、「海底に広がる」原因となります。参照:発散プレート境界についての指導。

(2)収束境界

2つのプレートが互いに向かって移動し、一方が他方の下に引き下げられます(または「沈み込み」ます)。収束プレート境界は「沈み込み帯」とも呼ばれ、太平洋プレートが北アメリカプレートの下に沈み込むアリューシャン海溝に代表されます。セントヘレンズ山(ワシントン州南西部)と富士山(日本)は、収束プレート境界に沿って形成された沈み込み帯火山の優れた例です。参照:収束プレート境界についての指導。

(3)境界の変換

1つのプレートが水平方向にスライドして別のプレートを通ります。最もよく知られている例は、太平洋プレートと北米プレートの境界を示す、カリフォルニアの地震が発生しやすいサンアンドレアス断層帯です。参照:変換プレート境界についての指導。

世界の造構プレートと活火山: ほとんどの活火山は、地球の移動する構造プレートの境界に沿って、またはその近くに位置しています。しかし、ハワイの火山は太平洋プレートの中央で発生し、ハワイの「ホットスポット」上の火山活動によって形成されます(テキストを参照)。地球の500以上の活火山の一部のみがここに示されています(赤い三角形)。 USGSイメージ。拡大するにはクリックしてください。

プレート境界上の地震と火山

世界のほぼすべての地震と活火山は、地球の移動するプレートの境界に沿って、または境界の近くで発生します。なぜハワイの火山は、太平洋プレートの中央にあり、他の構造プレートとの最も近い境界から2,000マイル以上離れているのですか?プレートテクトニクスの支持者は、最初はプレート内部での火山の発生(「プレート内」火山活動)の説明がありませんでした。

「ホットスポット」仮説

その後、1963年、カナダの地球物理学者J.ツゾウィルソンは、「ホットスポット」仮説を提案することにより、プレートテクトニクスの枠組みの中で独創的な説明を行いました。ウィルソンの仮説が広く受け入れられるようになったのは、一般に、特にハワイ諸島の太平洋の線形火山島チェーンに関する科学的データの多くとよく一致しているためです。

ホットスポットの深さ

ウィルソンによると、ハワイアンエンペラーチェーンの特徴的な直線形状は、「深い」および「固定された」ホットスポット上の太平洋プレートの進行性の動きを反映しています。近年、科学者はハワイやその他の地球のホットスポットの実際の深さについて議論しています。それらは、リソスフェアの下にほんの数百マイルだけ延びていますか?それとも、おそらく地球のコア-マントル境界まで、何千マイルも下がっていますか?

ホットスポットは移動しますか?

また、科学者は一般に、ホットスポットがより速く移動するオーバーライドプレートに対して位置が固定されることに同意しますが、最近のいくつかの研究では、ホットスポットが地質学的時間にわたってゆっくりと移動できることが示されています。いずれにせよ、ハワイのホットスポットは、優先する太平洋プレートのすぐ下の領域を部分的に溶かし、小さな孤立した溶融岩の塊(マグマ)を生成します。周囲の硬い岩よりも密度が低いため、マグマ塊が集まって構造的に弱いゾーンを浮上し、最終的に溶岩として海底に噴火して火山を作ります。

ハワイアン・エンペラー・チェーン

約7000万年の間に、マグマの形成、噴火、そして固定されたホットスポット上での太平洋プレートの連続的な動きの複合プロセスにより、現在ハワイアンエンペラーチェーンと呼ばれている海底を横切る火山の痕跡が残されています。ハワイ島の北西約2,200マイルにあるチェーンの急激な曲がりは、以前は火山のブラケットの年代から示唆されるように、4,300万から4500万年前(Ma)のプレート運動の方向の大きな変化として解釈されました曲がった所。

しかし、最近の研究では、ホットスポットが固定された約45 Maまで南に移動すると、北部セグメント(皇帝チェーン)が形成されたことが示唆されています。その後、北西のプレート運動が支配的になり、ホットスポットから「下流」にハワイアンリッジが形成されました。

ハワイのホットスポット: ハワイ島のチェーンに沿った断面図で、太平洋プレート上のハワイのホットスポットに供給された推定マントルプルームを示しています。各島で最も古い火山の地質年代(Ma =数百万年前)は北西に向かって次第に古く、ハワイアンリッジ-エンペラーシーマウントチェーンの起源のホットスポットモデルと一致しています。 2006年、シムキンなどの「This Dynamic Planet」マップのUSGSのJoel E. Robinsonの画像から変更。

ロイヒ海山: ハワイ島の南海岸沖にある活発な海底火山。クムサーによるクリエイティブ・コモンズ画像。拡大するにはクリックしてください。

島の時代

ハワイ島は、チェーンの最南端にある最年少の島です。ハワイ島の最南東部は現在、ホットスポットを覆い、マグマの供給源を利用して活火山を供給しています。ハワイ島の南海岸沖の活発な海底火山であるロイヒ海山は、ホットスポットの南東端にあるマグマ形成帯の始まりを示す可能性があります。マウイ島を除いて、他のハワイの島々はホットスポットを越えて北西に移動しました-それらは持続するマグマの供給源から連続的に遮断され、もはや火山活動していません。

島の起源からホットスポットへの進行性の北西ドリフトは、数百万年単位で与えられる北西(最も古い)から南東(最も若い)までのさまざまなハワイ諸島の主要な溶岩流の年代によってよく示されています。 「イハウとカウアイ」5.6〜3.8。オアフ、3.4〜2.2。モロカイ、1.8から1.3;マウイ、1.3から0.8;ハワイは0.7未満でまだ成長しています。

ハワイ島だけでも、5つの火山の相対的な年代はホットスポット理論と互換性があります(3ページの地図を参照)。島の北西の角にあるコハラは最も古く、約120,000年前に噴火活動を停止しました。 2番目に古いのはマウナケアで、約4,000年前に噴火しました。次は書かれた歴史の中でただ一つの噴火(1800-1801)があったフアラライです。最後に、マウナロアとキラウエアの両方は、過去2世紀に精力的かつ繰り返し活躍しています。キラウエアはマウナロアの南東部で成長しているため、その巨大な隣人よりも若いと考えられています。

ハワイのホットスポットのサイズはあまり知られていませんが、マウナロア、キラウエア、ロイヒ、そしておそらくフアラライとハレアカラの現在活動中の火山を取り囲み、供給するのに十分な大きさであると考えられます。一部の科学者は、ハワイのホットスポットが幅約200マイルで、個々の火山にマグマを供給するはるかに狭い垂直通路があると推定しています。