ГАВАЙСКО-ИМПЕРАТОРСКАЯ ЦЕПЬ

Геологическая эволюция

Гавайско-Императорская вулканическая цепь, протянувшаяся почти на 6000 км через северную часть Тихого океана, состоит, как минимум из 107 отдельных вулканов с общим объемом около 1 млн. км³.

Цепь характеризуется увеличением возраста ещё активных вулканов от юго-восточного конца и до вулканов с возрастом 80-75-млн. лет на северо-западном конце. Изгиб между Гавайской цепью и Императорской цепью отражает серьезные изменения в движении Тихоокеанской плиты 43,1 ±1,4 млн. лет назад и, вероятно, был вызван столкновением Индостана с Евразией и реорганизацией океанических спрединговых центров и началом субдукции в западной части Тихого океана. Вулканы в цепи извергались на дне Тихого океана без относительно возраста или уже существовавшей структуры океанической коры.

Гавайские вулканы извергали лавы различного химического состава в течение четырех основных этапов их эволюции и роста. Ранняя стадия представлена подводно-морским щелочным до щитовым этапом, за которым следует этап толеитовых щитов. Щитовая стадия, вероятно, составляет более 95 процентов объема каждого вулкана. Эта стадия сменяется щелочным после щитовым этапом, в течение которого тонкий слой щелочных базальтов и, связанных с ними дифференцированных лав, покрывает толеитовый щит. После нескольких миллионов лет эрозии, из изолированных каналов извергаются щелочные лавы молодого этапа. Конкретный вулкан мог прекратить деятельность до завершения деятельности всей серии вулканов. Щелочной дощитовой этап известен по результатам исследований подводного вулкана Лоихи. Лавы поздних этапов извержений были идентифицированы на многочисленных затопленных вулканов, расположенных к западу от основных Гавайских островов.

Темпы распространения вулканического цепи составляют 9.2 ± 0.3 см/ год для Гавайской цепи и 7,2 ±1,1 см/год для Императорской цепи. Наиболее пригодной для всех возрастных данных обеих цепей является скорость 8.6 ±0.2 см/год. Щелочные лавы молодого этапа извергались на старом щите во время формирования нового огромного вулкана 190±30 км на востоке. Продолжительность спокойного периода предшествующего извержению лав молодого этапа уменьшается постепенно от 2,5 млн. лет на Ниихау до <0,4 млн. лет на Халеакала, что свидетельствует об увеличении темпов распространения вулканизма в течение последних нескольких миллионов лет. Лава молодого этапа образуется при быстрой смене опускания поднятием, по мере того как вулканы давят на изгиб, образованный нагрузкой нового щитового вулкана на океаническую литосферу.

Палеомагнитные данные указывают на то, что Гавайская горячая точка остается фиксированной на протяжении последних 40 млн. лет, но до этого времени горячей точке был, по-видимому, находилась севернее. Наиболее достоверные данные свидетельствуют о 7° движения на юг горячей точки между 65 и 40 млн. лет.

Многочисленные гипотезы, объясняющие механизм горячей точки, можно разделить на четыре вида: гипотезы распространения разлома, гипотезы термической или химической конвекции, гипотезы сдвигового плавления и гипотезы тепловой инъекций. Удачная гипотеза должна объяснить распространение вулканизма вдоль цепи, почти фиксированную горячую точку, химический состав и сроки извержений отдельных вулканов, и подробная конфигурация вулканизма. Ни одна из геофизических гипотез, предложенных на сегодняшний день, не является вполне удовлетворительной. Однако, существование Гавайской возвышенности говорит о том, что горячие точки действительно горячие. Кроме того, как геофизические, так и геохимические гипотезы предполагают, что примитивное не дегазированное вещество мантии поднимается под Гавайями. Петрологические модели предполагают, что этот примитивный материал реагирует с океанской литосферы, производя сложный спектр гавайских лав.

Гавайско-императорская вулканическая цепь 1