Il Loihi (in hawaiano Lōihi) è un vulcano sottomarino attivo situato a circa 35 km al largo della costa sudorientale dell'Isola di Hawaii. Giace sul fianco del Mauna Loa, il più grande vulcano a scudo della Terra. Il Monte Loihi rientra nella categoria delle montagne marine, monti sottomarini che si elevano sulla crosta oceanica senza tuttavia raggiungere la superficie a livello del mare.
Si tratta del vulcano di più recente formazione all'interno della catena sottomarina Hawaii-Emperor, una serie di vulcani che si estende per oltre 5.800 km a nordovest del Loihi e dell'Isola di Hawaii. Diversamente dalla maggior parte dei vulcani attivi dell'Oceano Pacifico che compongono i margini attivi della placca sulla Cintura di fuoco del Pacifico, il Loihi e gli altri vulcani della catena sottomarina Hawaii-Emperor sono vulcani posti su punti caldi e che si sono formati a grande distanza dal più vicino confine tra le placche. I vulcani delle Isole Hawaii sorgono dal punto caldo delle Hawaii, e come vulcano più giovane della catena, il Loihi è il solo vulcano hawaiano allo stadio di sviluppo prescudo nelle profondità sottomarine. Il Loihi cominciò a formarsi intorno a 400.000 anni fa e ci si aspetta che comincerà ad emergere al di sopra del livello del mare fra circa 10.000–100.000 anni da ora. Alla sommità, il Monte Loihi si eleva ad oltre 3.000 m sul livello del fondo marino, il che lo rende più alto di quanto fosse il Monte Sant'Elena prima della sua catastrofica eruzione del 1980. Una variegata comunità microbica risiede intorno alle molte sorgenti termali del Loihi.
Nell'estate del 1996, uno sciame di 4.070 terremoti fu registrato presso il Loihi. Questa serie comprendeva più terremoti di qualsiasi altro sciame nella storia hawaiana. Lo sciame alterò da 10 a 12 km² della cima del monte sottomarino; una sezione, le "Bocche di Pele" (Pele's Vents), crollò interamente su sé stessa e formò una struttura rinominata "Fossa di Pele" (Pele's Pit). Il vulcano è rimasto relativamente attivo dallo sciame del 1996 ed è monitorato dalla National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) e dallo United States Geological Survey (USGS). Tra il 1997 ed il 2002 l'Osservatorio Geologico Sottomarino delle Hawaii (HUGO) fornì dati in tempo reale sul Loihi. Il vulcano eruttò nel 1996, prima di uno sciame sismico estivo.
Caratteristiche Geologia Come già accennato, il Loihi è una montagna marina, o vulcano sottomarino, sul fianco del Mauna Loa, il più grande vulcano a scudo della Terra. È il più recente vulcano creato dal punto caldo delle Hawaii nell'estesa catena sottomarina Hawaii-Emperor. La distanza tra la cima del più antico Mauna Loa e la cima del Loihi è di circa 80 km, che è, per una coincidenza, anche il diametro approssimativo del punto caldo hawaiano. Il Loihi consiste in un'area sommitale con tre crateri a fossa o di subsidenza, una zona di rift lunga 11 km che si estende a nord dalla sommità, e una seconda zona di rift lunga 19 km che si estende a sud-sudest dalla sommità.
I crateri della sommità sono denominati West Pit ("Fossa ovest"), East Pit ("Fossa est") e Pele's Pit ("Fossa di Pele"). Pele's Pit è il cratere più giovane di questo gruppo ed è localizzato presso la parte meridionale della sommità. Le pareti di Pele's Pit raggiungono l'altezza di 200 m e furono formate nel luglio 1996, quando il cratere predecessore, Pele's Vent, un campo idrotermale vicino alla sommità del Loihi, crollò in un'ampia depressione. Le spesse pareti del cratere del Pele's Pit - che misurano in media 20 m di ampiezza, insolitamente spesse per i crateri vulcanici hawaiani - suggeriscono che i suoi crateri si siano riempiti di lava molteplici volte in passato.
Le zone di rift del Loihi con orientamento nord-sud creano una caratteristica forma allungata, da cui deriva il nome hawaiano del vulcano, che significa "lungo". La zona di rift nord consiste di una porzione occidentale più lunga e di una zona di rift orientale più corta. Le osservazioni mostrano che le zone di rift sia nord che sud mancano della copertura di sedimenti, il che indica un'attività recente. Un rigonfiamento nella parte occidentale della zona di rift nord contiene tre rilievi a forma di cono di 60–80 m.
Fino al 1970, si pensava che il Loihi fosse un vulcano inattivo trasportato dall'espansione del fondale oceanico nella sua attuale collocazione. Il fondo marino sotto le Hawaii ha 80-100 milioni di anni e fu creato presso la Dorsale del Pacifico orientale, un centro di espansione oceanica dove il nuovo fondo marino si forma a partire dal magma che erutta dal mantello. La nuova crosta oceanica si allontana dal centro di espansione. Lungo un periodo di 80-100 milioni di anni, il fondo marino sotto le Hawaii si spostò dalla Dorsale del Pacifico Orientale alla sua attuale collocazione 6.000 km ad ovest, portando con sé antichi monti sottomarini. Quando gli scienziati indagarono su una serie di terremoti al largo delle Hawaii nel 1970, scoprirono che il Loihi era un membro attivo della catena sottomarina Hawaii-Emperor. Il modello delle età dei crateri sulla sommità del Loihi conferma che il vulcanismo presso il Loihi si è andato spostando lentamente verso est mentre il Loihi stesso si allontana dalle sue origini sopra il punto caldo delle Hawaii.
Il Loihi si eleva a più di 3.000 m dal fondo oceanico, ma la sua cima è ancora 975 m al di sotto della superficie oceanica. Il Loihi sorge sul fondo marino con una pendenza di circa cinque gradi. La sua base settentrionale sul fianco del Mauna Loa è 1.900 m al di sotto del livello del mare, ma la sua base meridionale raggiunge un più consistente valore di 4.755 m sotto la superficie. Così, la sommità è 931 m al di sopra del fondo marino se misurata dalla base del suo fianco nord, ma è alta 3.786 m quando è misurata dalla base del suo fianco meridionale.
Il Loihi sta seguendo il modello di sviluppo che è caratteristico di tutti i vulcani hawaiani. Le prove geochimiche delle lave del Loihi indicano che il Loihi è in transizione tra lo stadio di vulcano prescudo e quello di vulcano a scudo, fornendo indizi preziosi sul primo sviluppo dei vulcani hawaiani. Nello stadio di prescudo, i vulcani hawaiani hanno fianchi più ripidi e un più basso livello di attività, producendo una lava basaltica alcalina. Ci si aspetta che il vulcanismo alla fine crei un'isola presso il Loihi. Il Loihi sperimenta frequenti frane; la crescita del vulcano ha destabilizzato i suoi pendii, ed estese aree detritiche occupano il ripido fronte sudorientale. Depositi simili da altri vulcani hawaiani indicano che i detriti di frana sono un importante prodotto del primo sviluppo dei vulcani hawaiani. Si prevede che il Loihi s'innalzerà sopra la superficie in un periodo da 10.000 a 100.000 anni.
Età e crescita Per determinare l'età dei campioni di roccia del Loihi fu utilizzata la datazione radiometrica. Il Centro delle Hawaii per la Vulcanologia esaminò campioni recuperati da varie spedizioni, in particolare la spedizione del 1978, che fornì 17 campioni di dragaggio. Si scoprì che la maggior parte dei campioni erano di origine antica; la roccia più vecchia datata ha intorno a 300.000 anni. In seguito all'evento del 1996, furono raccolte anche alcune giovani brecce. Sulla base dei campioni, gli scienziati stimano che il Loihi ha circa 400.000 anni. Alcuni campioni raccolti dalla sezione orientale più giovane (dove c'è l'attività vulcanica) sono stati datati in modo non attendibile come aventi un'età tra 4.000 e 21.000 anni. La roccia si accumula ad un tasso medio di 3,5 mm all'anno vicino alla base, e di 7,8 mm vicino alla sommità. Se il modello ricavato dai dati di altri vulcani come il Kīlauea si mantiene vero per il Loihi, il 40% della massa del vulcano si formò negli ultimi 100.000 anni. Assumendo un tasso di crescita lineare, il Loihi ha 250.000 anni. Tuttavia, come con tutti i vulcani di punto caldo, il livello di attività del Loihi è aumentato con il tempo; perciò ci vorrebbero almeno 400.000 anni perché un tale vulcano raggiunga la massa del Loihi. Poiché i vulcani hawaiani si spostano verso nordovest ad un ritmo di circa 10 cm all'anno, il Loihi era 40 km a sudest della sua attuale posizione all'epoca della sua eruzione iniziale.
Attività Il Loihi è un vulcano giovane e abbastanza attivo, sebbene meno del vicino Kīlauea. Nei decenni passati, parecchi sciami sismici sono stati attribuiti al Loihi, i più grandi dei quali sono riepilogati nella tabella successiva. Ora si sa che l'attività del vulcano è antecedente alla tenuta di registrazioni scientifiche dell'attività stessa, che incominciò nel 1959. La maggior parte degli sciami sismici presso il Loihi sono durati meno di due giorni; le due eccezioni sono il terremoto del 1991–92, che durò parecchi mesi, e l'evento del 1996, che fu più breve ma più pronunciato. Entrambi i terremoti seguirono un modello di attività che iniziava sul fianco e migrava verso la sommità. L'evento del 1996 fu osservato direttamente da un osservatorio del fondo oceanico (OFO) di tipo autonomo, permettendo agli scienziati di calcolare la velocità dei terremoti da 6 a 8 km sotto la sommità, approssimandosi alla posizione della camera magmatica del Loihi, estremamente poco profonda. Questa è la prova che la sismicità del Loihi è di origine vulcanica.
L'attività sismica di basso livello documentata sul Loihi dal 1959 ha mostrato che sulla sommità sono rintracciabili tra due e dieci terremoti al mese. I dati sugli sciami sismici sono stati usati per analizzare quanto bene le rocce del Loihi propaghino le onde sismiche e per indagare la relazione fra terremoti ed eruzioni. Quest'attività di basso livello è costellata periodicamente di grandi sciami di terremoti, ogni sciame comprendendo fino a migliaia di terremoti. La maggioranza dei terremoti non sono distribuiti vicino alla sommità, anche se seguono un orientamento nord-sud. Piuttosto, la maggior parte dei terremoti avvengono nella porzione sudoovest del Loihi. I più grandi sciami registrati ebbero luogo sul Loihi nel 1971, 1972, 1975, 1991–92 e 1996. La stazione sismica più vicina è a circa 30 km dal Loihi, sulla costa sud dell'Isola di Hawaii. Si registrano spesso eventi sismici che hanno una magnitudo inferiore a 2, ma la loro localizzazione non può essere determinata precisamente come può esserlo per eventi maggiori. In realtà lo HUGO (Hawaii Undersea Geological Observatory, l'"Osservatorio Geologico Sottomarino delle Hawaii"), posizionato sul fianco del Loihi, rilevò dieci volte altrettanti terremoti mentre venivano registrati dalla rete sismica dello Hawaiian Volcano Observatory (HVO, l'"Osservatorio dei Vulcani Hawaiani").
Sciame sismico del 1996