Contenu
- Origine des îles hawaïennes
- La tectonique des plaques et le hot spot hawaïen
- (1) Limites divergentes
- (2) Limites convergentes
- (3) Transformer les limites
- Séismes et volcans aux limites des plaques
- L'hypothèse du "point chaud"
- Quelle est la profondeur des points chauds?
- Les points chauds se déplacent-ils?
- La chaîne hawaïenne-empereur
- Âge des îles
Carte du bassin du Pacifique: Carte du bassin du Pacifique montrant l'emplacement de la chaîne de monts sous-marins hawaïens et empereurs et de la fosse des Aléoutiennes. Carte de base de "This Dynamic Planet".
Origine des îles hawaïennes
Les îles hawaïennes sont le sommet de gigantesques montagnes volcaniques formées par d'innombrables éruptions de lave fluide sur plusieurs millions d'années; certaines tours plus de 30 000 pieds au-dessus du fond marin. Ces pics volcaniques s'élevant au-dessus de la surface de l'océan ne représentent que la minuscule partie visible d'une immense crête sous-marine, la chaîne Hawaiian Ridge - Emperor Seamount Chain, composée de plus de 80 grands volcans.
Cette gamme s'étend sur le fond de l'océan Pacifique, des îles Hawaii à la fosse des Aléoutiennes. Le segment de la crête hawaïenne à lui seul, entre l’île d’Hawaï et l’île Midway au nord-ouest, mesure environ 1 600 milles, soit approximativement la distance qui sépare Washington DC de Denver au Colorado. La quantité de lave formée pour former cette énorme crête, d'environ 186 000 kilomètres cubes, est amplement suffisante pour couvrir l'État de Californie d'une couche d'un kilomètre d'épaisseur.
Types de limites de plaque: Schémas fonctionnels des limites des plaques divergentes, convergentes et transformées.
La tectonique des plaques et le hot spot hawaïen
Au début des années 1960, les concepts associés d '"étalement des fonds marins" et de "tectonique des plaques" sont apparus comme de nouvelles hypothèses puissantes que les géologues ont utilisées pour interpréter les caractéristiques et les mouvements de la couche de surface de la Terre. Selon la théorie tectonique des plaques, la couche externe rigide de la Terre, ou "lithosphère", consiste en une douzaine de dalles ou plaques, chacune d'une épaisseur moyenne de 50 à 100 milles. Ces plaques se déplacent les unes par rapport aux autres à une vitesse moyenne de quelques centimètres par an, environ aussi vite que la croissance des ongles humains. Les scientifiques reconnaissent trois types de limites communes entre ces plaques mobiles (voir les diagrammes):
(1) Limites divergentes
Les plaques adjacentes se séparent, comme sur la dorsale médio-atlantique, qui sépare les pâtes d'Amérique du Nord et du Sud des plaques d'Eurasie et d'Afrique. Cette séparation provoque "l 'étalement du fond marin" car un nouveau matériau provenant de la couche moins rigide sous - jacente, ou "asthénosphère", remplit les fissures et ajoute à ces plaques océaniques. Voir: Enseignement des limites de plaque divergentes.
(2) Limites convergentes
Deux assiettes se rapprochent l'une de l'autre et l'une est traînée vers le bas (ou "subductée") sous l'autre. Les limites des plaques convergentes sont également appelées "zones de subduction" et sont caractérisées par la fosse des Aléoutiennes, où la plaque du Pacifique est en cours de subduction sous la plaque de l'Amérique du Nord. Le mont St. Helens (sud-ouest de Washington) et le mont Fuji (Japon) sont d'excellents exemples de volcans en zone de subduction formés le long des frontières de plaques convergentes. Voir: Enseignement des limites des plaques convergentes.
(3) Transformer les limites
Une plaque glisse horizontalement devant une autre. L'exemple le plus connu est la faille de San Andreas en Californie, prédisposée aux tremblements de terre, qui marque la limite entre les plaques du Pacifique et de l'Amérique du Nord. Voir: Enseignement sur les limites de la plaque de transformation.
Plaques tectoniques et volcans actifs du monde: La plupart des volcans actifs sont situés le long ou à proximité des limites des plaques tectoniques changeantes de la Terre. Les volcans hawaïens, cependant, se trouvent au milieu de la plaque pacifique et sont formés par le volcanisme au-dessus du "point chaud" hawaïen (voir texte). Seules quelques-unes des terres de plus de 500 volcans actifs sont montrées ici (triangles rouges). Image USGS. Cliquez pour agrandir.
Séismes et volcans aux limites des plaques
Presque tous les tremblements de terre et les volcans actifs du monde se produisent le long ou à proximité des limites des plaques mouvantes de la Terre. Pourquoi alors les volcans hawaïens sont-ils situés au milieu de la plaque du Pacifique, à plus de 3 000 km de la frontière la plus proche avec une autre plaque tectonique? Les partisans de la tectonique des plaques n’avaient au départ aucune explication quant à la présence de volcans à l’intérieur des plaques (volcanisme "intraplaque").
L'hypothèse du "point chaud"
Puis, en 1963, le géophysicien canadien J. Tuzo Wilson a fourni une explication ingénieuse dans le cadre de la tectonique des plaques en proposant l'hypothèse du "point chaud". L’hypothèse de Wilsons a été largement acceptée, car elle concorde avec la plupart des données scientifiques sur les chaînes d’îles volcaniques linéaires dans l’océan Pacifique en général et dans les îles Hawaii en particulier.
Quelle est la profondeur des points chauds?
Selon Wilson, la forme linéaire distinctive de la chaîne hawaïenne-empereur reflète le mouvement progressif de la plaque du Pacifique sur un point chaud "profond" et "fixe". Ces dernières années, les scientifiques ont débattu de la profondeur réelle des points chauds hawaïens et autres points chauds de la Terre. Est-ce qu'ils ne s'étendent que quelques centaines de kilomètres sous la lithosphère? Ou s'étendent-ils sur des milliers de kilomètres, peut-être jusqu'à la limite noyau-manteau de la Terre?
Les points chauds se déplacent-ils?
En outre, bien que les scientifiques s'accordent pour dire que les points chauds ont une position fixe par rapport aux plaques dominantes se déplaçant plus rapidement, certaines études récentes ont montré que les points chauds peuvent migrer lentement au fil du temps géologique. Dans tous les cas, le point chaud hawaïen fond partiellement la région située juste en dessous de la plaque Pacifique, produisant de petites taches isolées de roche en fusion (magma). Moins denses que la roche solide environnante, les taches de magma se rejoignent et s'élèvent de manière flottante à travers des zones structurellement faibles pour finalement se transformer en lave sur le fond de l'océan afin de construire des volcans.
La chaîne hawaïenne-empereur
Sur une période d’environ 70 millions d’années, les processus combinés de formation de magma, d’éruption et de mouvement continu de la plaque du Pacifique sur le point chaud fixe ont laissé la trace de volcans à travers le fond de l’océan que nous appelons maintenant la chaîne Hawaiian-Emperor. Un virage serré dans la chaîne à 2 200 milles environ au nord-ouest de l'île d'Hawaï était auparavant interprété comme un changement majeur dans la direction du mouvement des plaques il y a environ 43 à 45 millions d'années (Ma), comme le suggèrent les âges des volcans qui se croisent entre eux .
Cependant, des études récentes suggèrent que le segment nord (chaîne de l'empereur) s'est formé lorsque le point chaud s'est déplacé vers le sud jusqu'à environ 45 Ma, quand il est devenu fixe. Par la suite, le mouvement des plaques vers le nord-ouest a prévalu, entraînant la formation de la crête hawaïenne "en aval" du point chaud.
Hawaiian Hot Spot: Vue en coupe le long de la chaîne d'île hawaïenne montrant le panache de manteau inféré qui a alimenté le point chaud hawaïen de la plaque Pacific. Les âges géologiques du volcan le plus ancien de chaque île (Ma = il y a des millions d'années) vieillissent progressivement vers le nord-ouest, ce qui correspond au modèle de point chaud de l'origine de la chaîne montagneuse Hawaiian Ridge-Emperor. Modifié à partir de l'image de Joel E. Robinson, USGS, dans la carte "This Dynamic Planet" de Simkin et autres, 2006.
Loihi Seamount: Un volcan sous-marin actif au large de la côte sud de la grande île d'Hawaï. Image Creative Commons par Kmusser. Cliquez pour agrandir.
Âge des îles
L'île d'Hawaï est l'île la plus au sud-est et la plus jeune de la chaîne. La partie la plus au sud-est de l'île d'Hawaï recouvre actuellement le point chaud et exploite toujours la source de magma pour nourrir ses volcans actifs. Le mont sous-marin de Löihi, le volcan sous-marin actif au large de la côte sud de l'île d'Hawaï, pourrait marquer le début de la zone de formation de magma à la limite sud-est du point chaud. À l'exception peut-être de Maui, les autres îles hawaïennes se sont déplacées vers le nord-ouest au-delà du point chaud: elles ont été successivement coupées de la source de magma de soutien et ne sont plus actives sur le plan volcanique.
La dérive progressive des îles vers le nord-ouest, de leur point d'origine vers le point chaud, est bien illustrée par l'âge des principales coulées de lave sur les différentes îles hawaïennes du nord-ouest (la plus ancienne) au sud-est (la plus jeune), donnée en millions d'années: Niihau et Kauai, 5,6 à 3,8; Oahu, 3,4 à 2,2; Molokai, 1,8 à 1,3; Maui, 1,3 à 0,8; et Hawaii, moins de 0,7% et toujours en croissance.
Même pour l’île d’Hawaï à elle seule, les âges relatifs de ses cinq volcans sont compatibles avec la théorie des points chauds (voir la carte, page 3). Kohala, au nord-ouest de l'île, est la plus ancienne, ayant cessé ses activités éruptives il y a environ 120 000 ans. Le deuxième plus ancien est le Mauna Kea, qui a éclaté pour la dernière fois il y a environ 4 000 ans; ensuite Hualälai, qui n’a connu qu’une seule éruption (1800-1801) dans l’histoire écrite. Enfin, les deux Mauna Loa et Kïlauea ont été vigoureusement et constamment actifs au cours des deux derniers siècles. Comme il se développe sur le flanc sud-est du Mauna Loa, on pense que Kïlauea est plus jeune que son immense voisin.
La taille du point chaud hawaïen n’est pas bien connue, mais elle est probablement assez grande pour englober et nourrir les volcans actuellement actifs de Mauna Loa, Kïlauea, Löihi et, éventuellement, également Hualälai et Haleakalä. Certains scientifiques ont estimé que le point chaud hawaïen traversait environ 200 miles, avec des passages verticaux beaucoup plus étroits qui alimentent en magma les volcans individuels.