Evolución de los volcanes hawaianos.

Los quince volcanes que forman las ocho islas principales de Hawái son los más jóvenes de una cadena de más de 129 volcanes que se extienden a lo largo de 5.800 kilómetros (3.600 millas) a través del Océano Pacífico Norte, llamada cadena de montes submarinos Hawaiano-Emperador. Los volcanes de Hawái se elevan una media de 4.600 metros (15.000 pies) para alcanzar el nivel del mar desde su base. El más grande, Mauna Loa, tiene 4.169 metros (13.678 pies) de altura. Como volcanes en escudo, se construyen a partir de flujos de lava acumulados, que crecen unos pocos metros o pies a la vez para formar una forma amplia y de suave pendiente.

Las islas hawaianas experimentan un patrón sistemático de crecimiento submarino y subaéreo seguido de erosión. La etapa de desarrollo de una isla refleja su distancia del hotspot de Hawái.

Fondo

La cadena de montes submarinos Hawaiano-Emperador destaca por su longitud y su cantidad de volcanes. La cadena se divide en dos subsecciones a través de una ruptura, que separa la antigua cadena Emperor Seamount de la más joven Hawaiian Ridge; La curvatura en forma de V de la cadena se nota fácilmente en los mapas. Los volcanes son progresivamente más jóvenes hacia el sureste; El volcán más antiguo, situado en el extremo norte, tiene 81 millones de años. La ruptura entre las dos subcadenas es de 43 millones de años; en comparación, la más antigua de las islas principales, Kaua'i, tiene poco más de 5 millones de años.

La "línea de montaje" La formación de volcanes es impulsada por un punto caliente, una columna de magma en las profundidades de la Tierra que produce lava en la superficie. A medida que la Placa del Pacífico se mueve en dirección oeste-noroeste, cada volcán se aleja con ella de su lugar de origen sobre el punto caliente. La edad y ubicación de los volcanes son un registro de la dirección, velocidad de movimiento y orientación de la Placa del Pacífico. La pronunciada ruptura de 43 millones de años que separa la Cordillera Hawaiana de la Cadena Emperador marca un cambio dramático en la dirección del movimiento de las placas.

Las erupciones volcánicas iniciales en aguas más profundas se caracterizan por lava en forma de almohada, llamada así por su forma, mientras que las erupciones en aguas poco profundas tienden a estar compuestas principalmente de ceniza volcánica. Una vez que el volcán alcanza la altura suficiente para eliminar la interferencia del agua, sus flujos de lava se convierten en lava pāhoehoe y bloques de lava ʻAʻā.

Nuestra comprensión actual del proceso de evolución se origina en la primera mitad del siglo XX. La comprensión del proceso mejoró mediante la observación frecuente de erupciones volcánicas, el estudio de tipos de rocas contrastantes y el mapeo de reconocimiento. Más recientemente, nuestra comprensión se ha visto favorecida por estudios geofísicos, estudios de sumergibles marinos, la llegada de la datación radiactiva, avances en petrología y geoquímica, vigilancia y seguimiento avanzados y estudios geológicos detallados. La proporción de magnesio a sílice en la lava es una señal de en qué etapa se encuentra el volcán, ya que con el tiempo las lavas del volcán cambian de lava alcalina a lava toleítica y luego nuevamente a alcalina.

Aunque el vulcanismo y la erosión son los principales factores en el crecimiento y la denudación de un volcán, también intervienen otros factores. Se sabe que se producen hundimientos. Los cambios en el nivel del mar, ocurridos principalmente durante el Pleistoceno, han provocado cambios drásticos; un ejemplo es la desintegración de Maui Nui, inicialmente una isla de siete volcanes, que se transformó en cinco islas como resultado del hundimiento. Las elevadas precipitaciones debidas al efecto de los vientos alisios influyen en la gravedad de la erosión en muchos de los principales volcanes. Los colapsos de las costas, una parte notable de la historia de muchos de los volcanes hawaianos, suelen ser devastadores y destruyen gran parte de los volcanes.

Etapa de preescudo submarino

Cuando se crea un volcán cerca del hotspot hawaiano, comienza su crecimiento en la etapa de preescudo submarino, caracterizada por erupciones poco frecuentes y típicamente de bajo volumen. El volcán tiene lados empinados y generalmente tiene una caldera definida y dos o más zonas de ruptura que irradian desde la cumbre. El tipo de lava que hizo erupción en esta etapa de actividad es basalto alcalino. Debido a las fuerzas de estiramiento, es común el desarrollo de dos o más zonas de ruptura. La lava se acumula en un depósito de almacenamiento de magma poco profundo.

Debido a que las erupciones ocurren con el volcán bajo el agua, la forma de lava que típicamente hace erupción es lava en forma de almohada. La lava tipo almohada son bolas redondeadas de lava a las que se les dio muy poco tiempo para enfriarse debido a la exposición inmediata al agua. La presión del agua evita que la lava explote al entrar en contacto con el agua fría del océano, lo que la obliga a hervir a fuego lento y solidificarse rápidamente. Se cree que esta etapa durará unos 200.000 años, pero las lavas que estallaron durante esta etapa constituyen sólo una pequeña fracción del volumen final del volcán. A medida que pasa el tiempo, las erupciones se vuelven más fuertes y frecuentes.

El único ejemplo de un volcán hawaiano en esta etapa es el monte submarino Kamaʻehuakanaloa (anteriormente Lōʻihi), que se cree que está en transición de la etapa de preescudo submarino a la fase submarina de la etapa de escudo. En todos los volcanes más antiguos las lavas de la etapa anterior al escudo fueron enterradas por lavas más jóvenes, por lo que todo lo que se sabe sobre esta etapa proviene de investigaciones realizadas en el monte submarino Kamaʻehuakanaloa.

Etapas de escudo

La etapa de escudo del volcán se subdivide en tres fases: submarina, explosiva y subaérea. Durante esta etapa de crecimiento, el volcán acumula alrededor del 95 por ciento de su masa y adquiere el "escudo" forma que da nombre a los volcanes en escudo. También es la etapa en la que la frecuencia eruptiva del volcán alcanza su punto máximo.

Fase submarina

A medida que las erupciones se vuelven cada vez más frecuentes al final de la etapa previa al escudo, la composición de la lava que brota del volcán hawaiano cambia de basalto alcalino a basalto toleítico y el volcán entra en la fase submarina de la etapa de escudo. En esta fase, el volcán continúa haciendo erupción de lava almohada. Las calderas se forman, se llenan y se reforman en la cima del volcán y las zonas de ruptura siguen siendo prominentes. El volcán se abre camino hasta el nivel del mar. La fase submarina termina cuando el volcán está sumergido a poca profundidad.

El único ejemplo de un volcán en esta etapa es el monte submarino Kamaʻehuakanaloa, que ahora está pasando a esta fase desde la etapa previa al escudo.

Fase explosiva

Esta fase volcánica, llamada así por las reacciones explosivas con la lava que tienen lugar, comienza cuando el volcán apenas emerge a la superficie. La presión y el enfriamiento instantáneo de estar bajo el agua se detiene, reemplazados por el contacto con el aire. La lava y el agua de mar entran en contacto intermitente, lo que genera una gran cantidad de vapor. El cambio de entorno también genera un cambio en el tipo de lava, y la lava de esta etapa se fragmenta en su mayor parte en cenizas volcánicas. Estas erupciones explosivas continúan de forma intermitente durante varios cientos de miles de años. Las calderas se desarrollan y llenan continuamente, y las zonas de ruptura siguen siendo prominentes. La fase termina cuando el volcán tiene suficiente masa y altura (aproximadamente 1.000 metros (3.000 pies) sobre el nivel del mar) para que la interacción entre el agua de mar y la lava en erupción se desvanezca.

Fase subaérea

Una vez que un volcán ha añadido suficiente masa y altura para poner fin al contacto frecuente con el agua, comienza la subetapa subaérea. Durante esta etapa de actividad, las erupciones explosivas se vuelven mucho menos frecuentes y la naturaleza de las erupciones se vuelve mucho más suave. Los flujos de lava son una combinación de pāhoehoe y ʻaʻā. Es durante esta etapa que el "escudo" de bajo perfil; Se forma la forma de los volcanes hawaianos, llamados así por la forma del escudo de un guerrero. Las tasas y frecuencias de las erupciones alcanzan su punto máximo, y alrededor del 95% del volumen final del volcán se forma durante un período de aproximadamente 500.000 años.

La lava que entró en erupción en esta etapa forma flujos de pāhoehoe o ʻaʻā. Durante esta etapa subaérea, los flancos de los volcanes en crecimiento son inestables y, como resultado, pueden ocurrir grandes deslizamientos de tierra. Se han producido al menos 17 deslizamientos de tierra importantes alrededor de las principales islas hawaianas. Esta etapa es posiblemente la mejor estudiada, ya que todas las erupciones que ocurrieron en el siglo XX en la isla de Hawaii fueron producidas por volcanes en esta fase.

Los volcanes Mauna Loa y Kīlauea se encuentran en esta fase de actividad.

Etapa postescudo

A medida que el volcán llega al final de la etapa de escudo, pasa por otra serie de cambios al entrar en la etapa posterior al escudo. El tipo de lava que hizo erupción cambia de basalto toleítico a basalto alcalino y las erupciones se vuelven un poco más explosivas.

Las erupciones en la etapa posterior al escudo cubren el volcán con un caparazón de lava, que contiene bajo contenido de sílice y alto contenido de álcali, lo contrario de la etapa anterior. Sin embargo, algunos volcanes hawaianos difieren de esto. La lava hace erupción mientras una ʻaʻā pastosa y rechoncha fluye junto con mucha ceniza. El desarrollo de Caldera se detiene y las zonas de ruptura se vuelven menos activas. Los nuevos flujos de lava aumentan la pendiente de la pendiente, ya que la ʻaʻā nunca llega a la base del volcán. Estas lavas comúnmente llenan y desbordan la caldera. La tasa de erupción disminuye gradualmente durante un período de aproximadamente 250.000 años, y finalmente se detiene por completo cuando el volcán queda inactivo.

Los volcanes Mauna Kea, Hualālai y Haleakalā se encuentran en esta etapa de actividad.

Etapa erosiva

Después de que el volcán queda inactivo, las fuerzas de la erosión toman el control de la montaña. El volcán se hunde en la corteza oceánica debido a su inmenso peso y pierde elevación. Mientras tanto, la lluvia también erosiona el volcán, creando valles profundamente tallados. Los arrecifes de coral crecen a lo largo de la costa. El volcán se convierte en un esqueleto de lo que era antes.

Los volcanes Kohala, Māhukona, Lānaʻi y Waiʻanae son ejemplos de volcanes en esta etapa de desarrollo.

Etapa rejuvenecida

Después de un largo período de inactividad y erosión de la superficie, el volcán puede volver a activarse, entrando en una etapa final de actividad llamada etapa de rejuvenecimiento. Durante esta etapa, el volcán expulsa pequeños volúmenes de lava con muy poca frecuencia. Estas erupciones suelen extenderse a lo largo de varios millones de años. La composición de las lavas que estallan en esta etapa suele ser alcalina. La etapa suele ocurrir entre 0,6 y 2 millones de años después de haber entrado en el ciclo de meteorización.

Los volcanes Ko'olau Range, West Maui y Kaho'olawe son ejemplos de volcanes en esta etapa de desarrollo. Sin embargo, tenga en cuenta que debido a que en esta etapa las erupciones son muy poco frecuentes (ocurren con miles o incluso decenas de miles de años de diferencia), la erosión sigue siendo el factor principal que controla el desarrollo del volcán. Después de esta etapa el volcán se extingue y nunca vuelve a entrar en erupción.

Etapa del atolón de coral

Con el tiempo, la erosión y el hundimiento derriban el volcán hasta el nivel del mar. En este punto, el volcán se convierte en un atolón, con un anillo de coral e islas de arena que rodean una laguna. Todas las islas hawaianas al oeste de los Pináculos Gardner en las islas del noroeste de Hawai se encuentran en esta etapa.

Los atolones son producto del crecimiento de organismos marinos tropicales, por lo que este tipo de isla sólo se encuentra en aguas tropicales cálidas. Con el tiempo, la Placa del Pacífico lleva el atolón volcánico a aguas demasiado frías para que estos organismos marinos puedan mantener un arrecife de coral mediante su crecimiento. Las islas volcánicas ubicadas más allá de los requisitos de temperatura del agua cálida de los organismos formadores de arrecifes se convierten en montes submarinos a medida que se hunden y se erosionan en la superficie. Se dice que una isla situada donde la temperatura del agua del océano es lo suficientemente cálida como para que el crecimiento de los arrecifes ascendentes siga el ritmo de la tasa de hundimiento se encuentra en el punto Darwin. Las islas de latitudes más septentrionales evolucionan hacia montes submarinos o guyots; las islas más cercanas al ecuador evolucionan hacia atolones (ver Kure Atoll).

Etapa Guyot

Después de que el arrecife muere, el volcán se hunde o erosiona por debajo del nivel del mar y se convierte en una montaña marina cubierta por coral. Estos montes submarinos planos se llaman botines. La mayoría, si no todos, los volcanes al oeste de Kure Atoll, así como la mayoría, si no todos, los volcanes en la cadena del emperador Seamount son tiots o montes marinos.

Otros patrones

No todos los volcanes hawaianos pasan por todas estas etapas de actividad. Un ejemplo es Koolau Range on Oahu, que fue devastado prehistóricamente por un deslizamiento cataclásico, nunca sufrió el escenario postshield y estuvo adormecido por cientos de miles de años después de la etapa del escudo antes de volver a la vida. Algunos volcanes nunca lo hicieron por encima del nivel del mar; no hay evidencia que indique que West Molokai pasó por la etapa rejuvenecida, mientras que sus vecinos más jóvenes, East Molokai y Maui Occidental, lo han hecho evidentemente. Actualmente se desconoce en qué etapa de desarrollo se encuentra el volcán sumergido de Penguin Bank.

Aplicación a otros grupos

En los últimos años, la investigación en otros montes submarinos, por ejemplo el monte submarino Jasper, ha confirmado que el modelo hawaiano se aplica también a otros montes submarinos.