L’étude des origines des îles hawaïennes fournit un excellent exemple du fonctionnement de la science. Pendant de nombreuses années, l’histoire géologique des îles est restée un mystère. La Grande île d’Hawaï (parfois appelée simplement Hawaii) forme une extrémité d’un long archipel rectiligne de plus de 100 îles, atolls, récifs et hauts-fonds qui s’étendent jusqu’à l’atoll de Kure (voir Figure 3), une distance de plus de 2 400 kilomètres (1 500 miles)., Au-delà de Kure, la chaîne continue sous l’eau sous la forme de monts sous-marins qui s’élèvent au-dessus du fond de l’océan mais ne brisent plus la surface de l’eau. Ce qui pourrait expliquer cette mystérieuse formation géologique?
Figure 3
La chaîne volcanique Hawaïenne-Empereur s’étend de la Grande île d’Hawaï à l’Atoll de Kure, puis continue sous l’eau sous la forme d’une série de monts sous-marins. Les îles actuellement au-dessus de l’eau sont représentées en noir uni, avec la chaîne peuplée des principales îles situées (plus…)
En 1963, le Canadien géologue J., Tuzo Wilson a proposé une hypothèse pour expliquer les origines de l’archipel. Il a suggéré que les îles se sont formées lorsque la croûte du fond de l’océan Pacifique s’est déplacée sur une source de chaleur placée sous la croûte (voir la figure 4). Ce point chaud, comme il est venu à être connu, produit de la lave qui a éclaté à travers la croûte sur le fond de l’océan. Finalement, ces volcans en éruption sont devenus suffisamment grands pour s’élever au-dessus du niveau de la mer et former des îles (voir Figure 5)., Alors que la croûte océanique se déplaçait sur le point chaud, chaque volcan récemment formé a été emporté du point chaud vers le nord-ouest, coupant sa source de lave. Pendant ce temps, une nouvelle île se formait de sorte qu’au fil du temps une chaîne d’îles a été produite s’étendant loin du point chaud. Alors que les îles continuaient de se déplacer vers le nord-ouest, loin du point chaud, elles ont été érodées par le vent, la pluie et les vagues et ont finalement coulé sous le niveau de la mer pour devenir des monts sous-marins.
la Figure 4
En 1963, J., Tuzo Wilson a proposé que les îles hawaïennes se soient formées lorsque la croûte du fond de l’océan Pacifique s’est déplacée sur une source de chaleur provenant de la terre. (Schéma adapté de J. Tuzo Wilson, « Une Origine Possible de les Îles Hawaïennes,” (plus d’…)
Figure 5
Les îles Hawaïennes se sont formées lorsque le fond de l’océan Pacifique s’est déplacé au-dessus d’un point chaud sous-jacent de la terre, représenté ici par un cercle en pointillés. L’île actuelle de Kauai s’est formée il y a environ 5 millions d’années; Maui Nui, la masse terrestre maintenant représentée par Maui et à proximité (plus…,)
Une fois cette hypothèse proposée, les scientifiques ont commencé à chercher des preuves pour la tester. Par exemple, l’hypothèse prévoit que les monts et îles sous-marins situés plus au nord-ouest devraient être plus anciens que les îles situées au sud-est. Les géologues peuvent mesurer l’âge des roches volcaniques en mesurant les quantités de gaz argon dans ces roches. Immédiatement après le refroidissement de la lave, elle ne contient pas d’argon car le gaz est expulsé de la roche en fusion. Mais les roches volcaniques contiennent également une forme radioactive de l’élément commun potassium., Ce potassium se désintègre à un taux connu et constant en argon, et l’argon reste piégé dans la roche. Afin de déterminer l’âge d’une roche volcanique, les scientifiques peuvent mesurer la quantité d’argon et à la quantité de potassium radioactif dans la roche. Plus le rapport est élevé, plus la roche est ancienne.
Ces mesures ont montré que la Grande île d’Hawaï, à l’extrémité sud-est de l’archipel, est la plus jeune de la chaîne, avec un âge estimé à moins d’un demi-million d’années (Panneau 1)., Les îles de Maui, Molokai, Lanai et Kahoolawe, qui étaient autrefois réunies dans une masse terrestre connue sous le nom de Maui Nui, sont les plus anciennes. Les îles d’Oahu et de Kauai ont des âges plus grands, cette dernière étant âgée d’environ cinq millions d’années. Au nord-ouest, les volcans sont progressivement plus âgés, avec le mont sous-marin Suiko dans la partie nord de la chaîne ayant un âge de 65 millions d’années.
Ce modèle est exactement ce qui avait été prédit par l’hypothèse que les volcans ont été créés par le mouvement de la croûte sur une source de chaleur., En fait, en comparant les âges des volcans avec leurs séparations, les géologues ont conclu que la croûte de l’océan Pacifique se déplace à un rythme d’environ 10 centimètres (4 pouces) par an sur le point chaud, soit environ un mètre par décennie.
Une autre source de preuves à l’appui concernait les altitudes des îles et des monts sous-marins. À mesure que les îles volcaniques vieillissent, elles s’atténuent et s’érodent progressivement. Ainsi, à Hawaï, les îles les plus récentes devraient être les plus hautes—ce qui est exactement ce que l’on trouve (voir Figure 6)., Le plus haut sommet de la Grande île est de près de 4 250 mètres (14 000 pieds), tandis que l’île de Kauai ne s’élève qu’à environ 1 500 mètres (5 000 pieds). Les îles plus anciennes au-delà de Kauai ont des altitudes beaucoup plus basses. Un exemple est Necker Island, qui est à environ 300 miles au nord-ouest de Kauai et est deux fois plus vieux, à environ 10 millions d’années. Les caractéristiques géologiques de la partie sous-marine de l’île Necker indiquent qu’elle était autrefois à plus de 1 000 mètres (3 000 pieds de haut), mais aujourd’hui le point culminant de l’île est à moins de 100 mètres (300 pieds) au-dessus du niveau de la mer., Au-delà de Kure, les sommets des monts sous-marins s’abaissent progressivement. Suiko Seamount, autrefois une île, est maintenant 2 kilomètres (plus d’un mile) sous l’eau.
Figure 6
Les altitudes maximales des îles hawaïennes diminuent progressivement du sud-est au nord-ouest, les îles les plus récentes étant les plus hautes. (Carte reproduite avec l’autorisation de Graphiques Dynamiques, Inc., Alameda, CA, USA, producteur du logiciel EarthVision®, (plus…)
Une dernière source de preuves à l’appui a été l’observation que la construction de l’île est toujours en cours., Un nouveau volcan sous-marin a été découvert à environ 32 kilomètres (20 miles) au large du rivage de la Grande île (voir Figure 7). Connu sous le nom de Mont sous-marin Loihi, il s’élève déjà à plus de 3 000 mètres (9 000 pieds) au-dessus du plancher du Pacifique et se trouve actuellement à environ 1 000 mètres (3 000 pieds) de la surface de l’océan. Au cours des 100 000 prochaines années, il pourrait s’élever au-dessus des vagues pour produire le plus récent ajout aux îles hawaïennes.,
Figure 7
Le mont sous-marin Loihi au large de la côte de la Grande Île est maintenant au-dessus du point chaud sous la plaque Pacifique et ne cesse de croître. (Diagramme adapté d’un dessin de Joel E. Robinson, U. S. Geological Survey.)
L’hypothèse de Wilson sur les origines des îles hawaïennes, maintenant soigneusement testée et acceptée, a contribué à une compréhension beaucoup plus large des processus géologiques connus sous le nom de théorie de la tectonique des plaques., À peu près au même moment où Wilson a fait son hypothèse, lui et d’autres géologues reconnaissaient que la surface de la Terre est divisée en un certain nombre de « plaques” de différentes tailles qui peuvent se déplacer les unes par rapport aux autres. Certaines plaques s’étendent vers l’extérieur à partir de crêtes volcaniques qui ajoutent un nouveau matériau aux bords des plaques. Certaines plaques perdent de la matière à mesure que leurs bords plongent dans l’intérieur de la terre dans les tranchées océaniques profondes. Partout où les plaques se rencontrent ou glissent les unes contre les autres—à la faille de San Andreas en Californie, par exemple-l’activité sismique peut être particulièrement intense.,
Cette théorie de la tectonique des plaques explique de nombreuses caractéristiques géologiques jusqu’alors inexpliquées. Par exemple, d’autres points chauds sous la croûte terrestre ont contribué à créer des formations géologiques, comme le point chaud sous le parc national de Yellowstone qui chauffe les sources chaudes et les geysers du parc. Les mouvements des plaques tectoniques ont eu des effets profonds sur la circulation océanique et le climat—le mouvement de l’Antarctique vers le Pôle Sud au cours des 30 derniers millions d’années a conduit à la formation de la calotte glaciaire méridionale et à un refroidissement progressif de la planète., De même, la théorie de la tectonique des plaques explique de nombreuses autres caractéristiques géologiques (voir Figure 8). Le virage dans l’archipel hawaïen après l’atoll de Kure, par exemple, semble avoir résulté d’un changement dans la direction du mouvement de la plaque Pacifique il y a environ 43 millions d’années combiné au mouvement du hotspot sous l’archipel.
Figure 8
Les îles Hawaïennes sont près du centre de la plaque Pacifique, qui se déplace vers le nord-ouest à mesure que du matériel est ajouté à la plaque à partir de la crête midocean au large de l’Amérique du Sud., (Diagramme avec l’aimable autorisation de U. S. Geological Survey.)