Батыр Каррыев - Катастрофы в природе: вулканы. Гипотезы, факты, причины, последствия

Там где одна океаническая плита пододвигается под другую, опускаясь в мантию, возникли зоны субдукции. В них вещество погружающейся плиты расплавляется, а затем может вновь подняться к поверхности и образовать островные дуги – цепочки вулканических островов над зоной субдукции. К ним относятся Алеутские, Курильские, Марианские острова и другие архипелаги, помеченные в рельефе океанического дна глубоководными желобами расположенные параллельно береговым линиям и островным дугам.

Иной тип взаимодействия происходит при смещении тектонических плит относительно друг друга по трансформным разломам. Наибольшее их число находится океаническом дне. Наиболее известен разлом Сан-Андреас в Калифорнии, возникший между Тихоокеанской и Североамериканкой плитами, смещающимися относительно друг друга примерно на 0,6 сантиметра за год.

Общая площадь земной поверхности остаётся квазипостоянной в силу того, что расширение земной коры в зонах спрединга компенсируется погружением участков литосферных плит в мантию в зонах субдукции. Само погружение плиты под островные дуги и континентальные окраины трассируется очагами землетрясений возникающих по наклонной плоскости до глубин в 700 километров названной зоной Вадати-Бениофа.

Поскольку угол погружения плиты близок к 45 градусам вулканы располагаются между сушей и глубоководными желобами на удалении до 150 километров от их осей, в плане образуя повторяющую очертания желоба и береговой линии вулканическую область. В этих местах на глубинах до 150 километров от дневной поверхности образуются магматические очаги, содержащие расправленное вещество, водяные пары и различные газы.

Схема образования стратовулкана в зоне субдукции. Красные точки это очаги землетрясений возникающих по фронту погружающейся по континентальную окраину литосферной плиты.

Образование очагов магмы под земной корой приводит к деформированию и подъёму её поверхности. В Андах огромный купол магмы поднимает плато Альтиплано-Пуна над которым возвышаются действующие вулканы. Плато шириной в сотни километров поднято на километр относительно уровня моря. Из-за давления магмы расположенный в центре купола вулкан Утурунчу растёт примерно на один сантиметр в год.

Особый тип вулканизма связан с горячими точками – мантийными плюмами. Это исходящие от границ ядра раскалённые струи мантийного вещества. Они пробивают литосферу и осаждаются на земной поверхности. В процессе дрейфа Тихоокеанской литосферной плиты на запад над такой горячей точкой образовалась цепь Гавайских островов. Схожий процесс проходит в США, где литосферная плита над горячей точкой за 17 миллионов лет сместилась на большое расстояние, пока над ней не оказалась Йеллоустонское плато.

За исключением нескольких континентальных щитов земная поверхность многократно подвергалась тектонической переработке. Под воздействием глубинных эндогенных процессов и внешних – экзогенных происходит кругооборот вещества планеты. Осадочные породы опускаются в земные недра, где преобразуются в магму, а затем вновь выносятся тектоническими процессами на поверхность. Главными областями современных тектонических движений являются Тихоокеанская, Средиземноморская, Атлантическая и Индийская области. Поэтому большинство вулканов расположено в их пределах вследствие следующего механизма.

У верхней границы мантии давление меньше чем на больших глубинах и здесь образуется очаг расплавленного вещества – магмы. Под колоссальным давлением магма, плотность которой меньше чем окружающих более холодных горных пород, по трещинам и разломам поднимается к земной поверхности. По мере приближения к ней давление в магме снижается, из неё выделяются газы, она становится менее вязкой и более лёгкой. Последние десятки метров кипящая магма проходит очень быстро и начинает извергаться на поверхность в виде лавы.

Процесс истечения лавы можно сравнить с шампанским в бутылке. Пока она закрыта присутствие в ней газа визуально не обнаруживается, но как только вынута пробка из-за резкого сброса давления происходит быстрая дегазация. Газ улетучивается и увлекает за собой часть содержимого бутылки.

Распределение вулканов в России и схема расположения вулканов на территории Камчатки (чёрные точки).

Характер извержения определяется содержанием в магме газов. Если большая их часть успела покинуть магму, то происходит относительно медленное истекание лавы. Её текучесть определяется химическим составом магмы и количеством оставшихся в ней газов. Она может быть вязкой как расплавленное стекло, но способна течь и как кипящая смола.

В том случае если при извержении магма не успела освободиться от большей части газов, в основном водяных паров, оно будет носить взрывной – эксплозивный характер. Это может произойти из-за образовавшейся в вулканическом канале пробки из застывшей лавы препятствующей дегазации магмы. Под нарастающем давлением магмы, в какой-то момент, этот своеобразный тромб прорывается и происходит быстрое высвобождение газов с образованием выхлопа – облаков пепла.

Извержение может длиться часы и сутки, а может продолжаться месяцы и годы. Лавы будут изливаться так долго, пока не иссякнет питающий вулкан магматический очаг. В том случае если летучих веществ в составе магмы останется слишком мало для продолжения извержения, она может кипеть в глубине вулканического кратера многие годы. Так происходит сейчас на вулкане Эрта Але в Эфиопии. В его кратере кипит лавовое озеро площадью шестьсот квадратных метров.

Лавовые озёра имеются в кратерах вулкана Эребус в Антарктиде, гавайского вулкана Килауэа, Марум Бенбоу и Марум на острове Амбрим в Вануату. Крупнейшее на Земле лавовое озеро находится в кратере вулкана Ньирагонго в Конго. До середины прошлого века кипящая лава полностью заполняла его кратер шириной два километра и глубиной в 250 метров.

Тихоокеанское огненное кольцо (разовый цвет) и входящие в него вулканы Центральной Америки (чёрные точки).

Конвекционные течения в верхней мантии являются исходной причиной поднятия магмы к поверхности, а газы основной движущей силой вулканического извержения. Возникновение в земной коре каналов транспортировки веществ из мантии к поверхности приводит к возникновению новых вулканов. Это может происходить при тектонических подвижках вызывающих сильные землетрясения, что не раз наблюдалось в геологической истории планеты.