studier av opprinnelsen til Hawaii gir et utmerket eksempel på hvordan vitenskapen fungerer. For mange år den geologiske historien til øyene forble et mysterium. The Big Island på Hawaii (som er noen ganger kalt akkurat Hawaii) utgjør den ene enden av en lang rett øyrike med mer enn 100 øyer, atoller, skjær og sandbanker som strekker seg til Kure Atoll (se Figur 3), en avstand på mer enn 2,400 kilometer (1,500 miles)., Utover Kure kjeden fortsetter under vann i form av seamounts som stiger over havbunnen, men ikke lenger bryte overflaten av vannet. Hva kan forklare denne spennende geologisk formasjon?
Figur 3
Hawaii-Keiseren vulkansk kjede som strekker seg fra Big Island på Hawaii for å Kure Atoll, og deretter fortsetter under vann som en serie av seamounts. Øyene foreløpig over vann er vist i solid sort, med befolket kjede av store øyer som ligger (mer…)
I 1963 Kanadiske geolog J., Tuzo Wilson foreslått en hypotese for å forklare skjærgården opprinnelse. Han foreslo at øyene ble dannet etter den skare av Stillehavet etasje flyttet over en varmekilde plassert under jordskorpen (se Figur 4). Dette hot spot, som det kom til å bli kjent, produsert lava som brøt gjennom jordskorpen på havbunnen. Til slutt disse vulkanutbrudd vokste seg stor nok til å heve seg over havet og danner øyer (se Figur 5)., Som oceanic crust flyttet over hot spot, hvert nylig dannet vulkanen ble ført bort fra hot spot mot nordvest, kutte av sin kilde til lava. I mellomtiden, en ny øy var å danne slik at det over tid er en kjede av øyer ble produsert som strekker seg bort fra de «hot spot». Som øyer fortsatte å gå mot nordvest, og vekk fra de «hot spot», de ble erodert bort av vind, regn og bølger, og til slutt sank under havet til å bli seamounts.
Figur 4
I 1963 J., Tuzo Wilson foreslått at Hawaii dannes når skare av Stillehavet etasje flyttet over en varmekilde fremkommer fra i jorden. (Tegning tatt fra J. Tuzo Wilson, «En Mulig Opprinnelse av Hawaii-Øyene,» (mer…)
Figur 5
Hawaii dannet som Stillehavet etasje flyttet over en underliggende hot spot i jorden, her vises ved en stiplet sirkel. Den nåværende øya Kauai dannet om 5 millioner år siden, Maui Nui, de landområder som nå er representert av Maui og i nærheten (mer…,)
Når denne hypotesen ble foreslått, vitenskapsmenn begynte å lete etter bevis for å teste det. For eksempel, den hypotesen anslår at mer nordvestlig seamounts og øyene skal være eldre enn øyene i sørøst. Geologer kan måle alder av vulkanske bergarter ved å måle mengder argon gass i disse bergartene. Umiddelbart etter lava kjøler, den inneholder ingen argon fordi gassen er utvist fra smelta stein. Men vulkanske bergarter også inneholder en radioaktiv form av felles element kalium., Dette kalium forfaller på et kjent og konstant hastighet i argon, og argon forblir fanget i berget. For å bestemme alderen på en vulkansk stein, forskere kan måle mengden av argon og mengden av radioaktivt kalium i rock. Jo høyere ratio, jo eldre rock.
Disse målingene viste at Big Island, Hawaii, på den sørøstlige enden av øygruppen, er den yngste av kjeden, med en estimert alder av mindre enn en halv million år (Panel 1)., Øyene i Maui, Molokai, Lanai, og Kahoolawe, som en gang var med i en landmasse kjent som Maui Nui, er neste eldre. Øyene av Oahu og Kauai har større aldre, med sistnevnte som blir om lag fem millioner år gamle. Til nordvest, vulkaner er stadig eldre, med Suiko Seamount i den nordlige delen av kjeden som har en alder av 65 millioner år.
Dette mønsteret er nøyaktig hva som hadde blitt spådd av hypotesen om at vulkaner ble skapt av bevegelse av skorpe over en varmekilde., Faktisk, ved å sammenligne tidene av vulkaner med deres adskillelse, geologer har konkludert med at den skare av Stillehavet beveger seg med en hastighet på om lag 10 cm (4 tommer) per år over de «hot spot», eller om en meter per tiår.
en Annen kilde til støtte bevis involvert økninger av øyene og seamounts. Som vulkanske øyer alder, ble de gradvis avta og eroderes. Dermed, i Hawaii, den nyeste øyene skal være den høyeste seg—som igjen er bare hva som er funnet (se Figur 6)., Den høyeste toppen på den Store Øya er nesten 4,250 meter (14.000 fot), mens øya Kauai stiger til bare rundt 1500 meter (5000 innbyggere fot). De eldre øyene utenfor Kauai har mye lavere høyder. Et eksempel er Necker Island, som ligger om lag 300 km nordvest av Kauai, og er dobbelt så gammel, på om lag 10 millioner år. Geologiske egenskaper av den undersjøiske delen av Necker Island tyder på at det en gang var mer enn 1 000 meter (3000 meter høy), men i dag er det høyeste punktet på øya er mindre enn 100 meter (300 fot) over havet., Utover Kure toppen av seamounts blir stadig lavere. Suiko Seamount, når en øy, er nå 2 kilometer (mer enn en kilometer) under vann.
Figur 6
Den maksimale økninger i Hawaii-øyene gradvis avta fra sørøst til nordvest, med den nyeste øyene som den høyeste. (Kart gjengitt med tillatelse av Dynamisk Grafikk, Inc., Alameda, CA, USA, produsent av EarthVision® – programvare, (mer…)
En siste kilde til støtte bevis var den observasjon at øya bygningen er fortsatt i gang., En ny undersjøisk vulkan ble oppdaget ca 32 kilometer (20 miles) av fjæra på Big Island (se Figur 7). Kjent som Loihi Seamount, er det allerede stiger mer enn 3000 meter (for 9000 fot) over gulvet i Stillehavet og er for tiden i ca 1000 meter (3000 meter) over havet overflate. En gang i neste 100,000 år, det kunne stige over bølgene for å produsere den nyeste tillegg til Hawaii-øyene.,
Figur 7
Loihi Seamount utenfor kysten av den Store Øya er nå over hot spot under Pacific Plate og er stadig voksende. (Tegning tatt fra tegning av Joel E. Robinson, U.S. Geological Survey.)
Wilson ‘ s hypotese om opprinnelsen til Hawaii-øyene, nå grundig testet og godkjent, har bidratt til en mye bredere forståelse av geologiske prosesser som er kjent som teorien om platetektonikk., Omtrent samtidig med at Wilson gjorde sin hypotese, som han og andre geologer var erkjennelsen av at jordoverflaten er delt inn i en rekke «plater» av ulike størrelser som kan bevege seg i forhold til hverandre. Noen plater er å utvide utover fra vulkanske fjellkjeder som legger til nytt materiale til platene’ kantene. Noen plater er å miste materiale som deres kanter stupe inn i jordens indre i dyp oceanic grøfter. Uansett hvor platene møte eller skyv mot hverandre—på San Andreas-Forkastningen i California, som for eksempel jordskjelv aktivitet kan være spesielt intens.,
Denne teorien om platetektonikk står for mange tidligere uforklarlige geologiske funksjoner. For eksempel, andre soner under jordskorpen har bidratt til å skape geologiske formasjoner, slik som hot spot under Yellowstone National Park som varmer parken er varme kilder og geysirer. Bevegelser av tektoniske plater har hatt dyptgripende virkninger på havsirkulasjonen og klima—bevegelsen i Antarktis mot Sydpolen i løpet av de siste 30 millioner år førte til dannelsen av den sørlige isen og en gradvis avkjøling av planeten., På samme måte, teorien om platetektonikk forklarer mange andre geologiske egenskaper (se Figur 8). Svingen i øygruppen Hawaii siste Kure Atoll, for eksempel, ser ut til å ha resultert fra en endring i retning av bevegelse av Pacific Plate om 43 millioner år siden, kombinert med bevegelse av hotspot under skjærgården.
Figur 8
The Hawaiian øyene er nær midten av Stillehavet Plate, som beveger seg mot nordvest materiale som er lagt til plate fra midocean ryggen av Sør-Amerika., (Tabellen er gjengitt med tillatelse av U.S. Geological Survey.)