L’arcipelago delle Hawaii è un gruppo di 132 isole, scogliere e banchi nell’Oceano Pacifico settentrionale che si estende per circa 1.525 miglia (2.454 km) dall’atollo di Kure (29°N, 178°W) alla grande isola di Hawaii (19°N, 156°W). Questa serie di isole vulcaniche geograficamente remote e geologicamente uniche costituisce lo stato americano delle Hawaii e comprende le otto isole principali delle Hawaii: Ni’ihau, Kauai, Oahu, Molokai, Lanai, Maui, Kahoolawe e Hawaii. Le isole sono progressivamente più giovani in età geologica verso sud-est; Kauai e Ni’ihau hanno circa 5 milioni di anni, e la grande isola di Hawaii ha meno di 0,5 milioni di anni. Infatti, nuove rocce vulcaniche si depositano oggi sul monte Kilauea alle Hawaii.
Le isole Hawaii sono le cime esposte delle montagne marine più meridionali, o seamount, nella catena Hawaiian-Emperor seamount. Questa linea di 3.105 miglia (5.750 km) di 107 vulcani si è formata negli ultimi 70 milioni di anni quando la placca litosferica del Pacifico si è spostata verso nord-ovest su un punto caldo magmatico stazionario nel mantello. Ogni singolo vulcano della catena di montagne sottomarine si è formato quando il calore del punto caldo hawaiano ha fuso la crosta oceanica sovrastante e ha generato una roccia fusa galleggiante, o magma, che è migrato verso l’alto e ha eruttato sul fondo del mare come lava. Molti flussi di lava sequenziale poi amalgamati per formare montagne sottomarine composto principalmente di un ferro e ricco di magnesio, o mafico, roccia vulcanica chiamato basalto. Alla fine, alcune di queste montagne sottomarine sono diventate abbastanza alte da emergere sopra il livello del mare. Le montagne sottomarine Hawaiane-Emperor sono esempi di vulcani basaltici con pendenze ad angolo basso e basi larghe, chiamati vulcani a scudo. Mauna Loa, il picco vulcanico centrale delle Hawaii, è la montagna più alta e massiccia del mondo se misurata dalla sua base sottomarina. Ha un’altezza totale di circa 32.000 piedi (10 km), e la sua base copre un’area grande quanto lo stato americano del Connecticut.
La migrazione verso nord-ovest della placca del Pacifico a 3,4 in/anno (9 cm/anno) ha portato tutte le montagne sottomarine, tranne le più recenti, le Hawaiian-Emperor, lontano dal punto caldo. Quando un seamount si allontana dal punto caldo, l’attività vulcanica cessa, la sua base rocciosa si raffredda e comincia a sprofondare nella crosta oceanica circostante. Un’isola oceanica che sta invecchiando sprofonda sotto il livello del mare, e l’erosione delle onde livella il picco vulcanico, creando un seamount dalla cima piatta chiamato guyot. A volte, le barriere coralline che circondano un’isola vulcanica continuano a crescere dopo che l’isola è scesa sotto il livello del mare, creando un’isola carbonatica a forma di anello chiamata atollo, o isola anulare. Il naturalista inglese Charles Darwin (1809-1882) suggerì per la prima volta questa spiegazione per la formazione degli atolli durante il viaggio dell’HMS Beagle dal 1831 al 1836.
Con questo meccanismo di formazione e subsidenza sequenziale delle isole, l’hot spot hawaiano ha perforato la placca pacifica con una linea di vulcani più giovani e più alti verso sud-est. La catena Hawaiian-Emperor si è propagata verso nord, iniziando almeno 70 milioni di anni fa, l’età del seamount Meiji nella fossa delle Aleutine. Circa 40 milioni di anni fa, una curva a gomito nella catena suggerisce un passaggio al movimento della placca verso nord-ovest, forse a causa della collisione del subcontinente indiano con l’Asia che ha creato le montagne dell’Himalaya in quel momento. Da 40 milioni di anni fa, la placca del Pacifico si è spostata a nord-ovest, portando il punto caldo nella sua posizione attuale sotto la costa meridionale dell’isola di Hawaii. Il più recente vulcano della catena hawaiana-imperiale, il Lo’ihi seamount, si sta attualmente formando sul fondo del mare a circa 25 miglia (40 km) a sud-est delle Hawaii.
Oggi, i geologi dell’Hawaiian Volcano Observatory al monte Kilauea, e i visitatori del Hawaii Volcanoes National Park, possono osservare eruzioni vulcaniche attive. La lava basaltica a bassa viscosità erutta dalle bocche vulcaniche a circa 1.830°F (1.000°C). La superficie dei flussi di lava a scorrimento veloce si raffredda per creare una pelle dalla struttura ruvida chiamata pahoehoe. Dopo che la superficie di un flusso si è raffreddata, la lava può continuare a muoversi sotto la superficie in tubi di lava. A volte, i gas volatili disciolti fuoriescono durante il raffreddamento, e la lava forma un’accozzaglia di blocchi appuntiti chiamati aa. Quando la lava scorre nell’oceano, si raffredda molto rapidamente per formare il basalto a cuscino, la struttura basaltica sottomarina più comune. Le isole Hawaii sono il miglior laboratorio naturale al mondo per lo studio della dinamica dei punti caldi, del vulcanismo basaltico e della formazione delle isole oceaniche.
Vedi anche Eruzioni vulcaniche; Sfiato vulcanico