ハワイの火山の進化
ハワイの火山の進化は、成長と衰退のいくつかの段階を経る。ハワイの主要8島を構成する15の火山は、北太平洋に5,800キロメートル（3,600マイル）にわたって広がる129以上の火山からなるハワイ・天皇海山列の中で最も新しい火山である。[ 1 ]ハワイの火山は、麓から海面まで平均4,600メートル（15,000フィート）上昇する。[ 2 ]最大のマウナロアは、4,169メートル（13,678フィート）の高さである。[ 2 ]盾状火山であるこれらの火山は、堆積した溶岩流によって形成され、一度に数メートルまたは数フィートずつ成長し、幅広く緩やかな傾斜の形状を形成する。[ 2 ]
ハワイ諸島は、海底および陸上での成長とそれに続く侵食という体系的なパターンを経て形成されています。島の成長段階は、ハワイホットスポットからの距離を反映しています。
背景
ハワイ・エンペラー海山列は、その長さと火山の数で特筆すべき存在です。この海山列は、古いエンペラー海山列と新しいハワイ海嶺を隔てる断層を挟んで2つの小領域に分かれています。V字型の湾曲は地図上で容易に確認できます。[ 1 ]火山は南東に向かうにつれて徐々に若くなっており、北端に位置する最も古い火山は8100万年前のものです。2つの小領域の間の断層は4300万年前です。比較すると、主要な島の中で最も古いカウアイ島は500万年強の年齢です。[ 1 ]
火山を形成する「組立ライン」は、地球深部でマグマの噴出によって地表に溶岩が生成されるホットスポットによって駆動されています。太平洋プレートが西北西方向に移動すると、各火山もホットスポット上空の発生地点から遠ざかります。火山の年代と位置は、太平洋プレートの方向、移動速度、そして向きの記録です。ハワイ海嶺と天皇列島を隔てる4300万年前の顕著な断層は、プレート移動方向の劇的な変化を示しています。[ 1 ]
初期の深海火山噴火は、その形状から枕状溶岩と呼ばれる特徴を持つ一方、浅海噴火は主に火山灰で構成される傾向があります。火山の高さが上がり、水の影響がなくなると、溶岩流はロープ状のパホイホイ溶岩と塊状のアア溶岩に変化します。[ 1 ]
進化のプロセスに関する現在の理解は、20世紀前半に遡ります。このプロセスへの理解は、火山噴火の頻繁な観測、対照的な岩石タイプの研究、そして偵察地図作成によって進展しました。近年では、地球物理学的研究、沖合潜水艇による研究、放射性年代測定法の登場、岩石学と地球化学の進歩、高度な監視とモニタリング、そして詳細な地質学的研究によって、私たちの理解は深化しています。[ 3 ]溶岩中のマグネシウムとシリカの比率は、火山がどの段階にあるかを示す指標です。火山の溶岩は、時間の経過とともにアルカリ性溶岩からソレアイト溶岩へと変化し、その後再びアルカリ性へと変化します。[ 3 ]
火山活動と浸食は火山の成長と侵食の主な要因であるが、他の要因も関与している。沈下は発生することが知られている。海面変動は主に更新世に発生し、劇的な変化を引き起こした。例えば、マウイ・ヌイは当初7つの火山島であったが、沈下によって5つの島に分裂した。貿易風の影響による多雨は、多くの主要火山の浸食の深刻さに影響を与えている。ハワイの多くの火山の歴史において注目すべき部分である海岸線の崩壊は、しばしば壊滅的な被害をもたらし、火山の大部分を破壊している。[ 3 ]
潜水艦前シールド段階
ハワイのホットスポット付近で火山が形成されると、海底前シールド段階から成長が始まります。この段階は、噴火頻度が低く、通常は噴火量も少ないのが特徴です。火山は急斜面で、通常は明確なカルデラを持ち、山頂から放射状に2つ以上のリフトゾーンが広がります。この活動段階で噴出する溶岩の種類はアルカリ玄武岩です。[ 4 ]伸張力の影響で、2つ以上のリフトゾーンが形成されるのが一般的です。溶岩は浅いマグマ貯留層に蓄積されます。[ 5 ]
噴火は火山が海中に沈んでいる状態で起こるため、噴出する溶岩の形状は枕状溶岩が典型的です。枕状溶岩は、水に直接さらされたため、冷却する時間がほとんどなかった丸い球状の溶岩です。水圧により、溶岩は冷たい海水に触れても爆発せず、急速に沸騰して固まります。この段階は約20万年続くと考えられていますが、この段階で噴出した溶岩は、火山の最終的な体積のごく一部を占めるに過ぎません。[ 1 ]時間の経過とともに、噴火はより強力になり、より頻繁になります。
この段階にあるハワイの火山の唯一の例は、カマエワカナロア海山（旧称ロイヒ）です。この海山は、海底前シールド状火山からシールド状火山の海底段階に移行していると考えられています。古い火山はすべて、前シールド状火山の溶岩が新しい溶岩に埋もれているため、この段階に関する知見はすべて、カマエワカナロア海山で行われた研究から得られています。[ 1 ]
シールドステージ
火山のシールド火山段階は、海底火山段階、爆発火山段階、地上火山段階の3つの段階に分けられます。この成長段階では、火山の質量は約95%増加し、シールド火山の名称の由来である「シールド」形状を形成します。また、この段階で火山の噴火頻度はピークに達します。[ 4 ]
潜水艦段階
前シールド期の終わりに噴火頻度が増すにつれ、ハワイ火山から噴出する溶岩の組成はアルカリ玄武岩からソレアイト玄武岩へと変化し、火山はシールド期の海底段階へと移行する。この段階では、火山は枕状溶岩を噴出し続ける。火山山頂ではカルデラが形成され、堆積し、再形成するが、リフトゾーンは依然として顕著なままである。火山は海面まで隆起する。海底段階は、火山が浅い部分しか水没しない状態で終了する。[ 4 ]
この段階にある火山の唯一の例はカマエワカナロア海山であり、現在プレシールド段階からこの段階に移行しているところです。
爆発段階
この火山段階は、溶岩との爆発的な反応が起こることからその名が付けられ、火山がちょうど地表を突破した時に始まります。水中にいることによる圧力と瞬間的な冷却がなくなり、代わりに空気との接触が起こります。溶岩と海水は断続的に接触し、多量の蒸気が発生します。[ 1 ]環境の変化は溶岩の種類も変化させ、この段階の溶岩はほとんどが火山灰に砕け散ります。これらの爆発的な噴火は数十万年の間断続的に続きます。[ 1 ]カルデラは絶えず発達して満たされ、リフトゾーンは顕著に残ります。この段階は、火山が十分な質量と高さ（海抜約1,000メートル（3,000フィート））になり、海水と噴出する溶岩の相互作用が弱まると終了します。[ 1 ]
地上段階
火山が十分な質量と高さを増し、水との接触がなくなると、陸上活動段階が始まります。この活動段階では、爆発的な噴火の頻度は大幅に減少し、噴火の性質もはるかに穏やかになります。溶岩流は「パホエホエ」と「アア」を組み合わせたものです。[ 1 ]この段階で、ハワイの火山の低い「シールド」形状が形成されます。これは戦士の盾の形にちなんで名付けられました。[ 4 ]噴火率と頻度はピークに達し、火山の最終的な体積の約95%が約50万年の間に形成されます。[ 1 ]
この段階で噴出した溶岩は、パホエホエまたはアアと呼ばれる溶岩流を形成します。この陸上段階の間、成長中の火山の山腹は不安定になり、その結果、大規模な地滑りが発生する可能性があります。主要なハワイ諸島周辺では、少なくとも17件の大規模な地滑りが発生しています。この段階は、20世紀にハワイ島で発生したすべての噴火がこの段階の火山によって引き起こされたため、おそらく最もよく研究されている段階です。[ 4 ]
マウナ・ロア火山とキラウエア火山は活動のこの段階にあります。
ポストシールドステージ
火山がシールド期の終わりに達すると、後シールド期に入り、一連の変化が起こります。噴出する溶岩の種類はソレアイト質玄武岩からアルカリ玄武岩へと変化し、噴火はやや爆発的になります。[ 4 ]
後シールド期の噴火では、前の段階とは逆に、シリカ含有量が少なくアルカリ含有量が多い溶岩の殻で火山を覆います。ただし、ハワイの火山の中にはこの段階から逸脱するものもあります。溶岩は、大量の燃えかすとともに、ずんぐりとした粘液状の「アア」として噴出します。 [ 1 ]カルデラの発達は止まり、リフトゾーンの活動は低下します。「アア」が火山の基部に達することはないため、新しい溶岩流によって斜面の勾配が増加します。これらの溶岩は通常、カルデラを埋め尽くして溢れ出します。[ 1 ]噴火率は約25万年かけて徐々に減少し、最終的には火山が休火山になると完全に停止します。[ 1 ]
マウナケア火山、フアラライ火山、ハレアカラ火山はこの活動段階にあります。
侵食段階
火山が休火山になると、侵食力が山を支配するようになります。火山はその巨大な重量によって海洋地殻に沈み込み、標高が低下します。同時に、雨も火山を侵食し、深く刻まれた谷を形成します。海岸線にはサンゴ礁が発達し、火山はかつての姿を失い、骸骨と化します。[ 4 ]
コハラ火山、マフコナ火山、ラナイ火山、ワイアナエ火山は、この発展段階にある火山の例です。
若返り段階
火山は長い休眠期間と地表の浸食の後、再び活動を開始し、活動の最終段階である「若返り期」に入ることがあります。この段階では、火山は少量の溶岩を非常にまれに噴出します。これらの噴火は、多くの場合、数百万年にわたって分散して発生します。[ 1 ]この段階で噴出する溶岩の組成は通常アルカリ性です。この段階は、風化サイクルに入ってから60万年から200万年の間に発生するのが一般的です。[ 6 ]
コオラウ山脈と西マウイの火山は、この発達段階にある火山の例です。ただし、この段階では噴火の頻度が非常に低く（数千年、あるいは数万年間隔で発生する）、侵食が依然として火山の発達を制御する主な要因であることに留意してください。この段階を過ぎると、火山は死火山となり、二度と噴火することはありません。
サンゴ環礁段階
最終的には、侵食と沈下によって火山は海面まで崩壊します。この時点で火山は環礁となり、環礁を取り囲むサンゴと砂の島々が形成されます。北西ハワイ諸島のガードナー・ピナクルズ以西にあるハワイ諸島はすべてこの段階にあります。
環礁は熱帯の海洋生物の成長の産物であるため、このタイプの島は暖かい熱帯海域でのみ見られます。最終的に、太平洋プレートが火山環礁を、これらの海洋生物が成長してサンゴ礁を維持できないほど冷たい水域に運びます。[ 1 ]造礁生物の温水温度要件を超えた場所にある火山島は、沈下して表面が浸食されて海山になります。海水温が沈下速度に追いつくのにちょうど十分な温度である島は、ダーウィンポイントにあると言われています。[ 4 ]より北の緯度にある島は海山またはギヨへと進化し、赤道に近い島は環礁へと進化します（クレ環礁を参照）。
ギヨー段階と破壊段階
サンゴ礁が死滅すると、火山は沈降または海面下に浸食され、サンゴに覆われた海山になります。これらの平らな頂上を持つ海山はギヨと呼ばれます。呉環礁の西側にある火山のほとんど、そして天皇海山列の火山のほとんど、あるいはすべてがギヨ、つまり海山です。[ 4 ]最終的にギヨは沈み込みプレートに運ばれ、数百万年後には 明治海山のように破壊されます。
その他のパターン
ハワイの火山すべてがこれらの活動段階をすべて経るわけではない。例えば、オアフ島のコオラウ山脈は先史時代に壊滅的な地滑りによって壊滅的な被害を受けたが、後シールド期を経ることなく、シールド期後数十万年にわたり休眠状態にあった後に再び活動を開始した。一部の火山は海面上に昇ることさえなかった。西モロカイ島が再活性化期を経たことを示す証拠はないが、比較的新しい東モロカイ島と西マウイ島は明らかに再活性化期を経た。現在、ペンギンバンクの海底火山がどの発達段階にあるかは不明である。[ 4 ]
他のグループへの応用
近年、ジャスパー海山（メキシコ西海岸沖）などの他の海山での研究では、ハワイモデルが他の海山にも当てはまることが確認されています。[ 7 ]
参照
- カナリア諸島の地質学- 大西洋に浮かぶ、成長と衰退の段階を繰り返す火山島群
- ハワイ-天皇海山列の火山一覧
参考文献
- ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q「ハワイ火山の進化」 USGSサイトUSGS. 1995年9月8日. 2018年5月29日閲覧。
- ^ a b c L. Hamilton, Rosanna (1995). 「ハワイ火山入門」 .ウェブ. www.solarviews.com . 2009年3月9日閲覧。
- ^ a b c USGS、149ページ（デジタル版167ページ）
- ^ a b c d e f g h i jモーガン、ジョセフ・R. (1996). 「火山地形」.ハワイ：ユニークな地理. ホノルル、ハワイ：ベス・プレス. pp. 9– 13. ISBN 978-1-57306-021-9。
- ^ 「ハワイの火山が明らかに」（PDF） USGSポスターUSGS 2004年10月26日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2009年3月28日閲覧。
- ^ Garcia, Michael O.; Caplan-Auerbanch, Jackie; De Carlo, Eric H.; Kurz, MD; Becker, N. (2005-09-20). 「ハワイ州ロイヒ海山の地質学、地球化学、地震史」.地球化学. これは、2006年5月16日にChemie der Erde – Geochemistry (66) 2:81–108に掲載された論文「ハワイ州最年少火山ロイヒ海山の地球化学、地震史」の著者による個人的バージョンです。66 (2). School of Ocean and Earth Science and Technology : 81– 108. Bibcode : 2006ChEG...66...81G . doi : 10.1016/j.chemer.2005.09.002 . hdl : 1912/1102。
- ^ Konter, Jasper G.; Staudigel, Hubert; Gee, Jeffry. 「スポットライト2：ジャスパー海山」（PDF） .海洋学. 海山特集号. 23 (1).海洋学会. 2010年6月13日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2010年7月28日閲覧。
さらに読む
- Robert W. Decker、Thomas L. Wright、Peter H. Straffer（編）.ハワイの火山活動 - 第1巻（PDF） . 米国地質調査所 - ハワイの火山活動 第1巻. USGS（論文番号1350）およびハワイ火山観測所. 2009年3月31日閲覧。
外部リンク
- 火山ウォッチ - ハワイの火山の進化 2012年2月8日アーカイブ- Wayback Machine
