Hawaii ligt aan het einde van een keten van vulkanen die over de bodem van de Stille Oceaan lopen, maar in het midden van deze ketting ligt een bocht van 60 graden. Gedurende vele decennia hebben geowetenschappers geworsteld om precies uit te leggen hoe en waarom deze functie ongeveer 50 miljoen jaar geleden plaatsvond. Een nieuwe studie in wetenschappelijke vooruitgang onder leiding van postdoctoraal onderzoeker Mathew Domeier samen met collega's van het Center for Earth Evolution and Dynamics (CEED), Universiteit van Oslo, werpt licht op deze al lang bestaande geologische controverse - een enorme botsing aan de rand van de Stille Oceaan was de boosdoener.

Mantelpluimen en vulkanische ketens

Er is meer dan op het eerste gezicht lijkt met de Hawaiiaanse eilanden van de Stille Oceaan. De eilanden zitten momenteel boven een zogenaamde mantelpluim, of een kanaal van abnormaal heet gesteente dat duizenden kilometers diep in het binnenste van de aarde opwelt. Deze hete functie verklaart waarom de eilanden bezaaid zijn met actieve vulkanen. Maar de Hawaiiaanse eilanden bevinden zich ook op de tektonische plaat in de Stille Oceaan, die zich over de top van de mantelpluim voortbeweegt - met een verschroeiend tempo van een paar cm/jaar - wat betekent dat over een paar miljoen jaar de eilanden van de hete leiding zullen zijn verdwenen en het vulkanisme op de Hawaiiaanse eilanden zal ophouden.

Als de actieve vulkanen van Hawaï in de toekomst sterven, nieuwe vulkanische eilanden zullen elders op de Pacifische plaat verschijnen, specifiek op plekken die de Hawaiiaanse eilanden boven de hete leiding vervangen. Dit proces lijkt veel op wat er zou gebeuren als je een vel papier over een stilstaande kaars zou bewegen:de beweging van het papier wordt geregistreerd als een spoor van brandvlekken van de hitte van de kaars eronder. Hawaii is momenteel over de "kaars, " maar in de toekomst zal het zich ervan verwijderd hebben en zal de kaars een nieuwe plek op het papier beginnen te zingen.

Dit proces is keer op keer gebeurd in de lange geschiedenis van de aarde, en Hawaii is slechts het laatste vulkanische hoofdstuk in een verhaal dat minstens 80 miljoen jaar teruggaat. De Hawaiiaanse eilanden liggen aan het einde van een keten van nu uitgestorven vulkanen en onderzeese bergen (ondergedompelde vulkanen) die zich uitstrekken tot ~6, 000 km ten noordwesten over de bodem van de Pacifische plaat, naar de kruising tussen de westelijke Aleoeten en het schiereiland Kamtsjatka. Terugkerend naar onze analogie van papier en kaars:deze ketting is hetzelfde als het pad van geschroeide markeringen die achteruit leiden vanaf de huidige locatie van de kaars onder het papier. In de Stille Oceaan, de vulkanen en onderzeese bergen die deze keten vormen, worden steeds ouder naar het noordwesten, zoals te verwachten zou zijn als de ketting de langzame en progressieve drift van de Pacifische plaat boven een mantelpluim zou markeren.

Maar er valt iets merkwaardigs op aan deze verzonken vulkanische keten in de Stille Oceaan:hij is niet recht. Een zeer opvallende knik verdeelt de ketting in twee segmenten:een overwegend west-trending segment (de 'Hawaiian Chain') en een voornamelijk noord-trending segment (de 'Emperor Chain'); de knik ertussen wordt dus gewoonlijk de "Hawaiian-Emperor Bend" genoemd. Vulkanische rotsen bemonsterd uit onderzeese bergen aan weerszijden van de bocht zijn gedateerd, en geven aan dat de bocht ongeveer 47 miljoen jaar geleden is ontstaan.

Dus wat veroorzaakte het? Deze vraag is al een halve eeuw de bron van debat en controverse onder onderzoekers. De klassieke verklaring is dat de bocht ongeveer 50 miljoen jaar geleden een snelle en substantiële verandering in de bewegingsrichting van de Pacifische plaat markeerde, maar aanhangers van deze interpretatie hebben moeite gehad om uit te leggen waarom die plotselinge verandering plaatsvond.

1. Het onderzoeksteam van de Universiteit van Oslo verzamelde zorgvuldig een verscheidenheid aan bewijsmateriaal dat suggereert dat de Pacifische Plaat ongeveer 50 miljoen jaar geleden van koers veranderde omdat een archipel die eerder het noordelijke uiteinde van de Pacifische Plaat vormde, op dat moment in Oost-Azië neerstortte.
2. De archipel omvatte een zogenaamde eilandboog:een langgerekte keten van vulkanen en vulkanisch gesteente gevormd boven een subductiezone (een zone waar de zeebodem van een oceanische tektonische plaat onder een andere tektonische plaat wordt geduwd en in de mantel eronder wegzakt). Het team was in staat om de vurige geschiedenis van de eilandboog en zijn relatie met de Hawaiian-Emperor Bend uit drie belangrijke gegevensbronnen te achterhalen:
3. Exotische rotsen:De stukken van dat eiland boog, die nu te vinden zijn op het schiereiland Kamtsjatka en op de Japanse eilanden, zijn geologisch exotisch, wat betekent dat ze niet dezelfde kenmerken hebben als andere rotsen uit dezelfde regio en duidelijk van ergens anders zijn getransporteerd - en ze onthullen specifiek dat ze ver weg van grote continenten (zoals Azië) zijn gevormd.
4. Magnetische rotsen:Magnetische informatie die is bewaard in de eilandboogrotsen (verkregen uit het aardmagnetisch veld toen de rotsen oorspronkelijk werden gevormd) kan worden gebruikt om de breedtegraad te bepalen waarop ze zijn ontstaan ​​- en de magnetische informatie van de eilandboogrotsen onthult dat ze afkomstig zijn van verder naar het zuiden dan waar ze zich nu bevinden (dit bevestigt ook hun exotische karakter).
5. Diepe rotsen:Eilandbogen ontwikkelen zich alleen langs een subductiezone, dus de vorming van de eilandboog had gepaard moeten gaan met subductie, en subductie, beurtelings, wordt geassocieerd met het zinken van oceanische tektonische platen in het binnenste van de aarde. De overblijfselen van ondergedompelde oceanische platen kunnen worden "afgebeeld" door seismische golven die worden gegenereerd door aardbevingen, op vrijwel dezelfde manier waarop uw botten tijdens een CT-scan met röntgenfoto's kunnen worden afgebeeld. Met dergelijke seismische beeldvormingstechnieken hebben we de overblijfselen geïdentificeerd van een subductiesysteem dat zich vroeger aan de noordkant van de Pacifische plaat bevond, op dezelfde plaats waar de rotsen van de eilandboog zich bevonden volgens hun magnetische gegevens.

Een crash veroorzaakte de bocht

Samen, de geologische, magnetische en seismische aanwijzingen uit de noordelijke Stille Oceaan geven aan dat de subductie en de bouw van een eilandboog 80 miljoen jaar geleden begonnen aan het noordelijke uiteinde van de Pacifische plaat. Onmiddellijk nadat de subductie begon, de subductiezone begon naar het noorden te bewegen, de eilandboog en de Pacifische plaat mee naar het noorden trekken. Deze migratie naar het noorden duurde 80 tot 50 miljoen jaar, in die tijd werd de keizerketen gevormd door de noordelijke drift van de Stille Oceaan over de mantelpluim.

Ongeveer 50 miljoen jaar geleden, de noordelijke migratie van subductie leidde tot een kolossale botsing tussen de eilandboog aan het noordelijke uiteinde van de Pacifische plaat en de noordoostelijke rand van Azië. Door deze enorme crash zijn grote delen van de voormalige eilandboog gestrand in het noordoosten van Japan en op het schiereiland Kamtsjatka, en beëindigde de subductie daar.

De crash en de stopzetting van de subductie stopten op dat moment de noordwaartse koers van de Pacifische plaat, en het was deze gebeurtenis die verantwoordelijk was voor het plotseling omleiden van de richting van de Pacifische plaat 50 miljoen jaar geleden. Dus uiteindelijk, het was een fenderbuiger op continentale schaal die de Stille Oceaan zijn spectaculaire bocht gaf, volgens de nieuwe studie gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang .