Contenuto
- Origine delle isole Hawaii
- Tettonica a zolle e hot spot hawaiano
- (1) Confini divergenti
- (2) Confini convergenti
- (3) Trasforma i confini
- Terremoti e vulcani sui confini del piatto
- L'ipotesi "Hot Spot"
- Quanto sono profondi i punti caldi?
- Gli hot spot si spostano?
- La catena dell'imperatore hawaiano
- Age of the Islands
Mappa del bacino del Pacifico: Mappa del bacino del Pacifico che mostra la posizione della catena montuosa Hawaiian Ridge-Emperor Seamount e della fossa aleutina. Mappa base da "Questo pianeta dinamico".
Origine delle isole Hawaii
Le Isole Hawaiian sono le cime di gigantesche montagne vulcaniche formate da innumerevoli eruzioni di lava fluida per diversi milioni di anni; alcuni si elevano a più di 30.000 piedi sopra il fondo del mare. Queste cime vulcaniche che si innalzano sopra la superficie dell'oceano rappresentano solo la minuscola parte visibile di un'immensa cresta sottomarina, la catena montuosa Hawaiian — Emperor Seamount, composta da oltre 80 grandi vulcani.
Questa gamma si estende attraverso il fondo dell'Oceano Pacifico dalle Isole Hawaii alle Fosse Aleutine. La lunghezza del solo tratto di Hawaiian Ridge, tra l'Isola delle Hawaii e la Midway Island a nord-ovest, è di circa 1.600 miglia, approssimativamente la distanza da Washington, DC, a Denver, in Colorado. La quantità di lava eruttata per formare questa enorme cresta, circa 186.000 miglia cubiche, è più che sufficiente per coprire lo stato della California con uno strato di 1 miglio di spessore.
Tipi di confini della piastra: Schemi a blocchi di contorni di piastre divergenti, convergenti e trasformanti.
Tettonica a zolle e hot spot hawaiano
All'inizio degli anni '60, i concetti correlati di "diffusione del fondale marino" e "tettonica a zolle" sono emersi come nuove potenti ipotesi che i geologi hanno usato per interpretare le caratteristiche e i movimenti dello strato superficiale della Terra. Secondo la teoria tettonica delle placche, lo strato esterno rigido della Terra, o "litosfera", è costituito da circa una dozzina di lastre o placche, ciascuna mediamente spessa da 50 a 100 miglia. Queste placche si muovono l'una rispetto all'altra a una velocità media di pochi pollici all'anno, circa quanto crescono le unghie umane. Gli scienziati riconoscono tre tipi comuni di confini tra queste piastre mobili (vedi diagrammi):
(1) Confini divergenti
Le piastre adiacenti si staccano, come ad esempio nella cresta del Medio Atlantico, che separa i Pates del Nord e del Sud America da quelli dell'Eurasia e dell'Africa. Questo distacco provoca la "diffusione del fondale marino" come nuovo materiale dallo strato meno rigido sottostante, o "astenosfera", riempie le crepe e si aggiunge a queste placche oceaniche. Vedi: Insegnamento sui confini della piastra divergente.
(2) Confini convergenti
Due piastre si muovono l'una verso l'altra e una viene trascinata verso il basso (o "sottotracciata") sotto l'altra. I confini della piastra convergente sono anche chiamati "zone di subduzione" e sono caratterizzati dalla fossa aleutina, dove la piastra del Pacifico viene sottratta sotto la piastra del Nord America. Il Monte Sant'Elena (Washington sud-occidentale) e il Monte Fuji (Giappone) sono eccellenti esempi di vulcani della zona di subduzione formati lungo i confini convergenti della piastra. Vedi: Insegnamento sui confini della piastra convergente.
(3) Trasforma i confini
Una piastra scorre orizzontalmente oltre l'altra. L'esempio più noto è San Andreas Fault Zone della California, soggetto al sisma, che segna il confine tra le placche del Pacifico e del Nord America. Vedi: Insegnamento sui confini di Transform Plate.
Placche tettoniche e vulcani attivi del mondo: La maggior parte dei vulcani attivi si trovano lungo o vicino i confini della Terra spostando le placche tettoniche. I vulcani hawaiani, tuttavia, si verificano nel mezzo della Pacific Plate e sono formati dal vulcanismo sul "punto caldo" hawaiano (vedi testo). Solo alcune delle terre più di 500 vulcani attivi sono mostrati qui (triangoli rossi). Immagine USGS. Clicca per ingrandire.
Terremoti e vulcani sui confini del piatto
Quasi tutti i terremoti e i vulcani attivi del mondo si verificano lungo o vicino i confini delle placche mobili della Terra. Perché allora i vulcani hawaiani si trovano nel mezzo della Placca del Pacifico, a più di 2.000 miglia dal confine più vicino con qualsiasi altra placca tettonica? Inizialmente i sostenitori della tettonica a zolle non avevano alcuna spiegazione per la presenza di vulcani all'interno delle placche (vulcanismo "interno").
L'ipotesi "Hot Spot"
Poi, nel 1963, J. Tuzo Wilson, un geofisico canadese, fornì una spiegazione ingegnosa nell'ambito della tettonica a zolle proponendo l'ipotesi "hot spot". L'ipotesi di Wilsons è stata ampiamente accettata, perché concorda bene con molti dei dati scientifici sulle catene di isole vulcaniche lineari nell'Oceano Pacifico in generale e in particolare nelle Isole Hawaii.
Quanto sono profondi i punti caldi?
Secondo Wilson, la caratteristica forma lineare della catena hawaiana-imperatore riflette il movimento progressivo della Pacific Plate su un punto caldo "profondo" e "fisso". Negli ultimi anni, gli scienziati hanno discusso della profondità effettiva delle zone calde delle Hawaii e di altri punti caldi della Terra. Si estendono solo poche centinaia di miglia sotto la litosfera? O si estendono per migliaia di miglia, forse fino al confine tra il nucleo e il mantello terrestre?
Gli hot spot si spostano?
Inoltre, mentre gli scienziati concordano sul fatto che i punti caldi sono fissati in posizione rispetto alle piastre di spostamento più veloci, alcuni studi recenti hanno dimostrato che i punti caldi possono migrare lentamente nel tempo geologico. In ogni caso, l'hot spot hawaiano fonde in parte la regione appena sotto la piastra del Pacifico prevalente, producendo piccole macchie isolate di roccia fusa (magma). Meno densi della roccia solida circostante, le macchie di magma si uniscono e si alzano in modo vivace attraverso zone strutturalmente deboli e alla fine esplodono come lava sul fondo dell'oceano per costruire vulcani.
La catena dell'imperatore hawaiano
Nell'arco di circa 70 milioni di anni, i processi combinati di formazione del magma, eruzione e movimento continuo della Pacific Plate sopra il punto caldo stazionario hanno lasciato la scia di vulcani attraverso il fondo dell'oceano che ora chiamiamo catena dell'Imperatore hawaiano. Una forte curva nella catena a circa 2.200 miglia a nord-ovest dell'Isola delle Hawaii era stata precedentemente interpretata come un grande cambiamento nella direzione del movimento della placca intorno a 43-45 milioni di anni fa (Ma), come suggerito dall'età dei vulcani che reggono la curva .
Tuttavia, studi recenti suggeriscono che il segmento settentrionale (Catena dell'Imperatore) si formò mentre il punto caldo si spostava verso sud fino a circa 45 Ma, quando fu riparato. Successivamente, prevalse il movimento della placca a nord-ovest, con conseguente formazione della cresta hawaiana "a valle" dall'hotspot.
Hot spot hawaiano: Una vista in spaccato lungo la catena dell'isola hawaiana che mostra il pennacchio del mantello inferito che ha alimentato il punto caldo hawaiano sulla schiacciata del Pacifico. Le età geologiche del vulcano più antico di ogni isola (Ma = milioni di anni fa) sono progressivamente più antiche a nord-ovest, coerentemente con il modello hot spot per l'origine della catena montuosa Hawaiian Ridge-Emperor Seamount. Modificato dall'immagine di Joel E. Robinson, USGS, nella mappa "Questo pianeta dinamico" di Simkin e altri, 2006.
Loihi Seamount: Un vulcano sottomarino attivo al largo della costa meridionale della Big Island delle Hawaii. Immagine Creative Commons di Kmusser. Clicca per ingrandire.
Age of the Islands
L'isola delle Hawaii è l'isola più giovane e più a sudest della catena. La parte più a sud-est dell'Isola delle Hawaii sovrasta attualmente il punto caldo e attacca ancora la fonte di magma per nutrire i suoi vulcani attivi. Löihi Seamount, il vulcano sottomarino attivo al largo della costa meridionale dell'isola delle Hawaii, può segnare l'inizio della zona di formazione del magma sul bordo sud-orientale del punto caldo. Con la possibile eccezione di Maui, le altre isole hawaiane si sono spostate verso nord-ovest oltre il punto caldo: sono state successivamente tagliate fuori dalla fonte di magma sostenente e non sono più vulcanicamente attive.
La progressiva deriva da nord-ovest delle isole dal loro punto di origine sul punto caldo è ben dimostrata dall'età dei principali flussi di lava sulle varie isole hawaiane da nord-ovest (più antica) a sud-est (la più giovane), data in milioni di anni: Niihau e Kauai, da 5,6 a 3,8; Oahu, da 3,4 a 2,2; Molokai, da 1,8 a 1,3; Maui, da 1,3 a 0,8; e Hawaii, meno di 0,7 e ancora in crescita.
Anche solo per l'isola delle Hawaii, le età relative dei suoi cinque vulcani sono compatibili con la teoria dei punti caldi (vedi mappa, pagina 3). Kohala, nell'angolo nord-occidentale dell'isola, è la più antica, avendo cessato l'attività eruttiva circa 120.000 anni fa. Il secondo più antico è Mauna Kea, che è scoppiata per l'ultima volta circa 4000 anni fa; il prossimo è Hualälai, che ha avuto solo un'eruzione (1800-1801) nella storia scritta. Infine, sia la Mauna Loa che la Kilauea sono state energicamente e ripetutamente attive negli ultimi due secoli. Poiché sta crescendo sul fianco sud-orientale di Mauna Loa, si ritiene che Kïlauea sia più giovane del suo enorme vicino.
Le dimensioni del punto caldo delle Hawaii non sono ben note, ma presumibilmente sono abbastanza grandi da comprendere e alimentare i vulcani attualmente attivi di Mauna Loa, Kïlauea, Löihi e, possibilmente, anche Hualälai e Haleakalä. Alcuni scienziati hanno stimato che il punto caldo delle Hawaii ha una larghezza di circa 200 miglia, con passaggi verticali molto più stretti che alimentano il magma ai singoli vulcani.