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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て起こる。ハワイの8つの主要な島を構成する15の火山は、ハワイ・天皇海山列と呼ばれる北太平洋に5,800キロメートル（3,600マイル）にわたって広がる129以上の火山の列の中で最も新しいものである。[1]ハワイの火山は、その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]盾状火山であるそれらは、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フィート成長して、広くて緩やかな傾斜の形状を形成する。[2]
ハワイ諸島は、海底および地上での成長とそれに続く浸食という体系的なパターンを経ています。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注目に値します。この列は、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つのサブセクションに分かれています。V字型の湾曲は地図上で簡単に確認できます。[1]火山は南東に行くほど若くなっています。最も古い火山は北端にあり、8100万年前のものです。2つのサブ列の断層は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る。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の発生場所から遠ざかる方向に移動する。火山の年代と位置は、太平洋プレートの方向、移動速度、および方位の記録である。ハワイ海嶺とエンペラーチェーンを隔てる4300万年前の顕著な断裂は、プレート移動の方向の劇的な変化を示している。[1]
初期の深海火山の噴火は、その形状から枕状溶岩と呼ばれる特徴があり、浅海噴火は主に火山灰で構成される傾向があります。火山の高さが十分に高くなり、水の干渉がなくなると、その溶岩流はロープ状のパホイホイ溶岩とブロック状のアア溶岩になります。[1]
進化の過程に関する現在の理解は、20 世紀前半に始まった。この過程の理解は、火山噴火の頻繁な観察、対照的な岩石タイプの研究、偵察地図作成によって進んだ。最近では、地球物理学的研究、沖合潜水艇による研究、放射性年代測定の出現、岩石学と地球化学の進歩、高度な監視とモニタリング、詳細な地質学的研究によって理解が深まった。[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ある。火山の溶岩は時間の経過とともにアルカリ性からソレアイト溶岩に変化し、その後再びアルカリ性に戻るからである。[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、他の要因も関係している。沈下は起こることが知られている。主に更新世に起こった海面変動は劇的な変化を引き起こした。一例として、当初7つの火山があったマウイヌイ島が沈下により5つの島に分裂したことがある。貿易風の影響による多雨は、多くの主要な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で注目すべき部分である海岸線の崩壊は、しばしば壊滅的で、火山の大部分を破壊している。[3]
潜水艦プレシールド段階
ハワイのホットスポット付近で火山が形成されると、その成長は海底前シールド段階から始まり、噴火はまれで、通常は噴火量も少ないのが特徴である。火山の側面は急峻で、通常は明確なカルデラがあり、山頂から放射状に2つ以上のリフトゾーンが広がる。この活動段階で噴出する溶岩の種類はアルカリ 玄武岩である。[4]伸張力により、2つ以上のリフトゾーンが形成されるのが一般的である。溶岩は浅いマグマ貯蔵庫に蓄積される。[5]
噴火は火山が水中にあ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に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ほんの一部にすぎません。[1]時間が経つにつれて、噴火はより強力で頻繁になります。
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、海底前シールド段階からシールド段階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、シールド段階前の溶岩が若い溶岩に埋もれているため、この段階についてわかっていること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たものです。[1]
シールドステージ
火山のシールド段階は、海底、爆発、地上の 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、シールド火山の名前の由来となった「シールド」形状になります。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
プレシールド段階の終わりに噴火がますます頻繁になると、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に変化し、火山はシールド段階の海底段階に入ります。この段階では、火山は枕状溶岩を噴き続けます。カルデラが形成され、火山の頂上で満たされ、再形成され、リフトゾーンは顕著なままです。火山は海面まで上昇します。海底段階は、火山が浅く沈んだ時点で終了します。[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ように名付けられ、火山がちょうど地表を突き破ったときに始まります。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、大量の蒸気が発生します。[1]環境の変化は溶岩の種類の変化も引き起こし、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にわたって断続的に続きます。[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なままです。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、水との頻繁な接触がなくなると、地上活動の段階が始まります。この活動段階では、爆発的な噴火の頻度は大幅に減り、噴火の性質ははるかに穏やかになります。溶岩流は、パホエホエとアアの組み合わせです。[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の流れを形成する。この陸上段階では、成長中の火山の側面が不安定になり、その結果、大規模な地滑りが発生する可能性がある。主要なハワイ諸島の周辺では、少なくとも17の大規模な地滑りが発生している。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ある。[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。
シールド後段階
火山がシールド期の終わりに達すると、火山はシールド後期に入り、一連の変化を経る。噴出する溶岩の種類はソレアイト玄武岩からアルカリ玄武岩に戻り、噴火はやや爆発的になる。[4]
ポストシールド段階の噴火では、火山は溶岩の殻で覆われ、シリカ含有量が少なくアルカリ含有量が多い。これは、その前の段階とは逆である。しかし、ハワイの火山の中には、これとは異なるものもある。溶岩は、ずんぐりとした粘り気のあるアアが大量の火山灰とともに流れる形で噴出する。[1]カルデラの発達は止まり、リフトゾーンの活動は低下する。アアが火山の底まで到達しないため、新しい溶岩流によって斜面の勾配が増す。これらの溶岩は通常、カルデラを埋め尽くして溢れ出る。[1]噴火率は約25万年かけて徐々に減少し、火山が休火山になると最終的に完全に停止する。[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、侵食の力が山を支配するようになります。火山は巨大な重量のため海洋地殻に沈み、標高が下がります。一方、雨も火山を侵食し、深く刻まれた谷を形成します。海岸線に沿ってサンゴ礁が成長します。火山はかつての姿を失い、骨組みだけになります。[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、この発達段階にある火山の例です。
若返りのステージ
火山は長期間の休眠と表面の浸食の後、再び活動的になり、再活性化期と呼ばれる活動の最終段階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います。[1]この段階で噴出する溶岩の成分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 0.6 百万年から 2 百万年の間に発生するのが一般的です。[6]
コオラウ山脈、西マウイ、カホオラウェ火山は、この発達段階にある火山の例です。ただし、この段階では噴火が非常にまれであるため (数千年または数万年の間隔で発生する)、浸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注意してください。この段階の後、火山は死火山となり、二度と噴火することはありません。
環礁段階
最終的には、侵食と沈下により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の輪が形成されます。北西ハワイ諸島のガードナー・ピナクルズより西側の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、太平洋プレートは火山環礁を、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海域に運びます。[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ほど十分に暖かい場所にある島は、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ットに向かって進化し、赤道に近い島は環礁に向かって進化します（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、火山は沈下するか海面下に浸食され、サンゴに覆われた海山になる。これらの平らな頂上を持つ海山はギヨと呼ばれる。呉環礁の西にある火山のほとんど、あるいはすべて、および天皇海山列の火山のほとんど、あるいはすべては、ギヨまたは海山である。[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る。
その他のパターン
ハワイの火山すべてが、これらすべての活動段階を経るわけではない。一例として、オアフ島のコオラウ山脈は、先史時代に大災害による地滑りで壊滅的な被害を受けたが、ポストシールド段階を経ることなく、シールド段階の後、数十万年にわたって休眠状態となり、その後再び活動を開始した。一部の火山は海面上に上がることはなかった。西モロカイ島が再活性化段階を経たことを示す証拠はないが、その隣にある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段階を経た。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- 大西洋に浮かぶ一連の火山島で、成長と衰退の段階を同様に辿っています。
- ハワイ・天皇海山列の火山一覧
参考文献
- ^ abcdefghijklmnopq 「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。
- ^ abc L. Hamilton, Rosanna (1995). 「ハワイ火山入門」. Web . www.solarviews.com . 2009年3月9日閲覧。
- ^ abc USGS、149ページ（デジタル版167ページ）
- ^ abcdefghij モーガン、ジョセフ R. (1996)。 「火山地形」。ハワイ: ユニークな地理。ハワイ州ホノルル：ベスプレス。 9–13ページ。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、ロイヒ海山の地質、地球化学、地震史」。地球化学。これは、2006-05-16に「ハワイの最も若い火山、ロイヒ海山の地球化学と地震史」として発表された論文の著者による個人的バージョンであり、Chemie der Erde – Geochemistry (66) 2:81–108に掲載されています。66 ( 2). School of Ocean and Earth Science and Technology : 81–108. Bibcode :2006ChEG...66...81G. doi :10.1016/j.chemer.2005.09.002. 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)。海洋学協会。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。