Сейсмологи нашли горячую точку под Большим Гавайским островом

Производство вулканов

С Гавайскими островами связано множество научных загадок. Примерно 40 лет назад геологи предложили гипотезу, объясняющую происхождение этого архипелага. Ученые предположили, что Гавайские острова формировались над «горячими точками» — выходами на поверхность раскаленной магмы.

 

Выглядел этот процесс так: раскаленная магма вырывается из мантии и пробивает отверстие в толще океанической плиты (этот поток раскаленной мантии вулканологи называют плюмом). И тогда на поверхности плиты (на дне океана) оказывается базальтовая лава. Она растекается и постепенно накапливается. Так и формируется вулкан. Этот процесс имеет одну занятную особенность: «горячие точки» остаются на одном и том же месте – они неподвижны, зато океанические плиты постоянно перемещаются. Ученые говорят, что тихоокеанская плита двигалась в северо-западном направлении со скоростью примерно 9 см в год. А в это время в «горячей точке» работал прямо-таки конвейер по производству вулканов — Гавайских островов и целой цепочки подводных гор. Если учесть тот факт, что источник, формирующий вулканы, – плюм никуда не перемещался, а образовавшиеся вулканы двигались вместе с плитой на северо-запад, тогда становится вполне очевидным, что возраст этих островов должен быть разным. Ученые считают, что самый старый остров Гавайского архипелага (вероятно, самое первое творение плюма) — Кауаи образовался 5 млн лет назад. А самый молодой — Большой Гавайский остров начал формироваться примерно 1 млн лет назад и продолжает это делать и сейчас. Вулканологи предполагали, что именно под Большим Гавайским островом и находится тот самый плюм. Все эти предположения, в общем-то, больше походили на гипотезы: данных о том, как работает плюм, где он находится и уж тем более на какой глубине, у ученых не было.

Землетрясения помогают изучать геологию Гавайских островов

Большая команда американских ученых из Гавайского университета в Маноа, Института океанографии имени Скриппс, Океанографического института Вудс-Холла и Йельского университета под руководством профессора Сесили Вулф (Cecily J. Wolfe) выяснила очень важную деталь.

 

Ученые изучали, как распространяются по толще островов сейсмические волны. Сесили Вулф и ее коллеги установили сейсмометры на дне океана в районе Гавайских островов и наземные сейсмометры уже на самих островах. Данные собирали в течение двух лет. «Скорость распространения сейсмических волн зависит от температуры породы, через которую проходят волны. Чем выше температура породы, тем меньше скорость волн. И наоборот», — объясняют ученые.

«Очень долго о местных «горячих точках» ничего не было известно. Ведь они расположены в океане на больших глубинах, куда очень сложно доставлять сейсмические приборы. А Гавайские острова еще и расположены далеко от активных зон земной коры, где происходят землетрясения. Ведь именно эти зоны являются источником сейсмических волн, которые мы фиксировали с помощью сейсмометров», — рассказывают авторы работы.

Как выглядит плюм

Набрав статистики за два года, ученые смогли с большой долей уверенности заявить: Большой Гавайский остров действительно находится над плюмом. Более того, данные позволили построить ЗD-модель плюма под Большим Гавайским островом. Сам же плюм выходит из нижних слов мантии, с глубины не менее 1,5 тыс. км, а возможно, даже с большей глубины.

 

«В верхней мантии на глубине 300 км скорость распространения сейсмических волн была небольшой. Наша модель показывает, что такой скорости должна соответствовать температура 250°С — это аномально высокое значение для этого слоя. На глубине 900 м температура достигала значений в 300°С», — пишут авторы работы. Значит, кто-то подогревает эти слои. Все говорит в пользу того, что это выходы магмы. Ученые рассчитали и ширину плюма: она оказалась сопоставима с шириной самого острова (примерно 300 км).

 

Любопытно, что плюм направлен не совсем вертикально, а чуть отклоняется на юго-восток. Как считают ученые, это связано с движением тихоокеанской плиты, которое слегка смещает этот поток. Конечно, добавляет профессор Вулф, вопросов еще остается множество, но о каких-то вещах уже можно говорить вполне определенно.

 

Об исследованиях профессора Вулф и ее коллег можно прочитать в последнем номере журнала Science.