Der hawaiianische Archipel ist eine Gruppe von 132 Inseln, Riffen und Untiefen im Nordpazifik, die sich etwa 2.454 km vom Kure Atoll (29°N, 178°W) bis zur großen Insel Hawaii (19°N, 156°W) erstreckt. Diese Kette von geografisch abgelegenen und geologisch einzigartigen Vulkaninseln bildet den US-Bundesstaat Hawaii und umfasst die acht hawaiianischen Hauptinseln Ni’ihau, Kauai, Oahu, Molokai, Lanai, Maui, Kahoolawe und Hawaii. Die Inseln werden nach Südosten hin immer jünger im geologischen Alter; Kauai und Ni’ihau sind etwa 5 Millionen Jahre alt, und die große Insel Hawaii ist weniger als 0,5 Millionen Jahre alt. Tatsächlich wird heute am Kilauea auf Hawaii neues Vulkangestein abgelagert.
Die Hawaii-Inseln sind die exponierten Gipfel der südlichsten Meeresbodenberge oder Seamounts in der Hawaiian-Emperor-Seamount-Kette. Diese 5.750 km lange Linie von 107 Vulkanen hat sich in den letzten 70 Millionen Jahren gebildet, als sich die pazifische Lithosphärenplatte nach Nordwesten über einen stationären magmatischen Hotspot im Erdmantel bewegt hat. Jeder einzelne Vulkan in der Seamount-Kette bildete sich, als die Hitze des hawaiianischen Hotspots die darüber liegende ozeanische Kruste schmolz und schwimmfähiges geschmolzenes Gestein oder Magma erzeugte, das nach oben wanderte und als Lava auf den Meeresboden ausbrach. Viele aufeinanderfolgende Lavaströme vereinigten sich dann zu Seebergen, die hauptsächlich aus eisen- und magnesiumreichem oder mafischem Vulkangestein, Basalt genannt, bestanden. Schließlich wuchsen einige dieser Seamounts hoch genug, um über den Meeresspiegel zu ragen. Die Hawaii-Emperor-Seamounts sind Beispiele für Basaltvulkane mit niedrigen Neigungswinkeln und breiten Basen, die als Schildvulkane bezeichnet werden. Der Mauna Loa, der zentrale Vulkangipfel auf Hawaii, ist der höchste und massivste Berg der Welt, gemessen von seiner unterseeischen Basis. Er hat eine Gesamthöhe von etwa 10 km (32.000 Fuß) und seine Basis bedeckt eine Fläche von der Größe des US-Bundesstaates Connecticut.
Die fortlaufende nordwestliche Wanderung der Pazifischen Platte mit einer Geschwindigkeit von 9 cm/Jahr (3,4 in/year) hat alle Berge außer den neuesten Hawaiian-Emperor-Seamounts vom Hot Spot weggetragen. Wenn sich ein Seamount vom Hot Spot entfernt, hört die vulkanische Aktivität auf, seine Gesteinsbasis kühlt ab und er beginnt, in die umgebende Ozeankruste zu sinken. Eine alternde ozeanische Insel sinkt dann unter den Meeresspiegel, und die Wellenerosion ebnet den vulkanischen Gipfel ein, wodurch ein Seamount mit flacher Spitze entsteht, der guyot genannt wird. Manchmal wachsen Korallenriffe, die eine Vulkaninsel umgeben, weiter, nachdem die Insel unter den Meeresspiegel gesunken ist, und es entsteht eine ringförmige Karbonatinsel, die Atoll oder Ringinsel genannt wird. Der englische Naturforscher Charles Darwin (1809-1882) schlug diese Erklärung für die Bildung von Atollen erstmals während der Reise der HMS Beagle von 1831 bis 1836 vor.
Durch diesen Mechanismus der sequentiellen Inselbildung und -senkung hat der hawaiianische Hot Spot die Pazifische Platte mit einer Linie von Vulkanen durchbrochen, die jünger und höher in Richtung Südosten sind. Die Hawaii-Emperor-Kette breitete sich nordwärts aus, beginnend vor mindestens 70 Millionen Jahren, dem Alter des Meiji-Seamounts am Aleutengraben. Vor etwa 40 Millionen Jahren deutet eine Dogleg-Krümmung in der Kette auf eine Verlagerung der Plattenbewegung nach Nordwesten hin, möglicherweise aufgrund der Kollision des indischen Subkontinents mit Asien, die zu dieser Zeit das Himalaya-Gebirge schuf. Seit vor 40 Millionen Jahren hat sich die Pazifische Platte nach Nordwesten bewegt und den Hot Spot an seine heutige Position unter der Südküste der Insel Hawaii gebracht. Der jüngste Vulkan in der Hawaii-Emperor-Kette, der Lo’ihi Seamount, bildet sich derzeit auf dem Meeresboden etwa 40 km südöstlich von Hawaii.
Heute können Geologen am Hawaiian Volcano Observatory am Kilauea und Besucher des Hawaii Volcanoes National Park aktive Vulkanausbrüche beobachten. Basaltische Lava mit geringer Viskosität bricht bei etwa 1.000°C (1.830°F) aus Vulkanschloten aus. Die Oberfläche der schnell fließenden Lavaströme kühlt ab und bildet eine Haut mit struppiger Textur, die Pahoehoe genannt wird. (Pahoehoe bedeutet „Seil“ auf Hawaiianisch.) Nachdem die Oberfläche eines Stroms abgekühlt ist, kann sich die Lava unter der Oberfläche in Lavaröhren weiterbewegen. Manchmal entweichen gelöste flüchtige Gase während des Abkühlens, und die Lava bildet ein Durcheinander von scharfen Blöcken, die Aa genannt werden. Wenn Lava in den Ozean fließt, kühlt sie sehr schnell ab und bildet Kissenbasalt, die häufigste submarine Basalttextur. Die Hawaii-Inseln sind das weltweit beste natürliche Labor für das Studium der Hot-Spot-Dynamik, des Basaltvulkanismus und der Bildung von Ozeaninseln.
Siehe auch Vulkanausbrüche; Vulkanschlot