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 подводными хребтами, расположенными на Тихоокеанской литосферной плите.

Геологические процессы

Основные процессы благодаря которым образовались Гавайские острова (эндогенные ):

• 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 ):

• 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 .
• 1825 — (James McRae (неправильно указывают — Macrae) на корабле Байрона — Шотландский ботаник и естествоиспытатель .
• 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) .

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

Во время экспедиции 1884—1887 годов расширил идеи Даны:

• определил, что остров Гавайи состоит из 5 (а не 3) вулканов.
• дал названия Аа-лава и в своих работах .

Постоянные наблюдения

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

• 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 .

• 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) .

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

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 с 1994 по 1998 год , 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 .

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

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) .

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 . 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

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

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) .

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: :

• 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
• оседание и эрозия — этапы пост-щитового вулканизма .

См. также

Вулканы острова Гавайи и их границы на карте: Кохала (1670 м ) — потухший; Мауна-Кеа (4205 м ) — дремлющий; Хуалалаи (2523 м ) — дремлющий; Мауна-Лоа (4169 м ) — активный; Килауэа (1247 м ) — активный; Лоихи (−975 м ) — подводный активный.

• Пуна (Гавайи) — район острова Гавайи с высокой вулканической активностью.

Примечания

Ссылки

• / Т. И. Кондратьева, Е. Б. Шашина // Восьмеричный путь — Германцы. — М. : Большая российская энциклопедия, 2006. — С. 225—226. — ( Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов ; 2004—2017, т. 6). — ISBN 5-85270-335-4 .