Как се образуват вулканите?

Почти всички места, където тектонските плочи се отделят една от друга, се намират в океана, на срединноокеанските хребети.

В тези точки през пукнатините в земната кора излизат разтопени скали, които попадат на дъното на океана.

Част от лавата, излизаща през подводните разломи, се нарича възглавница поради неравномерната си форма. Тя се излива на буци, които много бързо се втвърдяват. Според това, как лавата се стича по стените на подводния вулкан, магмата в една възглавница излиза нагоре и формира следващата възглавница.

Дивергентно и конвергентно движение на плочите

При дивергентно движение границите на тектонските плочи се разминават. Един от примерите е Средноатлантическият хребет.

При конвергентно движение плочите се движат една върху друга, създавайки зона на субдукция, в която едната плоча застъпва другата. Горната плоча при това се пресова, образувайки планини. Долната кора се нагрява, разтапя се и се издига на повърхността във вид на вулкан.

Слоевете възглавници от лава се слепват, втвърдяват се и се охлаждат, превръщайки се в нови базалтови скали. По такъв начин се обяснява защо възрастта на океанското дъно е относително малка в сравнение с други видове скали.

Слой след слой, в продължение на милиони години, е нараствало океанското дъно, образувайки дълга мрежа от планински вулкани. Понякога кратерите на тези вулкани се издигат над водата и образуват острови – такива като Исландия. Исландия е разположена на Средноатлантическия разлом, който се простира на зигзаг по дъното на океана от Арктика почти до Антарктида, между Евразийската и Северноамериканската тектонска плоча в Северния Атлантик, Африканската и Южноафриканската в южната част на Атлантика.

От такива пукнатини излизат и вулканични горещи източници, наричани хидротермални или „черни пушачи“. Тези източници са открити през 1977 година – те са „братя“ на горещите източници в калдерите, такива като Йелоустоун. Образуват се, когато подземната морска вода се нагрява и се повдига през отвори в свежото дъно от лава. Водата разтваря и пренася частици меден сулфид, желязо и цинк, които се утаяват във вид на черни тръбовидни структури.

Зона на субдукция

Когато плочите се движат една срещу друга, континенталната плоча настъпва океанската. Винаги се случва именно така, тъй като океанските плочи са по-тежки и по-тънки (от 2 до 10 км) от континенталните (от 20 до 40 км). Тежката океанска плоча се състои от по-плътни материали – базалтови скали и тежки метали. Континенталните плочи се състоят основно от груби гранитни скали, съдържащи леки елементи (силиций, алуминий, натрий).

Когато студената океанска плоча се спуска, тя нагрява намиращата се под нея горяща мантия и триещите се една в друга плочи. Краят на океанското дъно с най-старите слоеве е близо до срединноокеанския разлом, затова за милиони години на него се отлагат дебели слоеве утаечни скали.

На горния слой се намират пясък и кал от реките, а също фрагменти от раковини на морски обитатели. Потъващата плоча пренася утаечните скали към горящата мантия, където те се претопяват, създавайки нов вид магма, която се охлажда и се превръща в андезит.

Този вид вулканична скала е кръстен на планината Анди в Южна Америка, където зоните на субдукция са създавали най-невероятните, величествени вулкани на Земята.

Андензитовата магма излиза през разломите на континенталната кора на повърхността и създава силни вулканични изригвания.

Горещите точки

Съществуването на горещи точки е едно от най-противоречивите твърдения в теорията на тектониката на плочите. Теорията на горещите точки гласи, че нестандартно явление в точка в Земята кара стълба магма да се издига на повърхността. Магмата винаги излиза на едно и също място, но това става в различно време. Тъй като океанската кора се движи над фиксирана гореща точка, то лавата излиза в различни места на кората.

„Черен пушач“.                                                                   © University of Washington

Например Хавайските острови се подчиняват на общото движение на океанската кора. Според теорията на горещите точки всеки остров е създаден от интензивни изригвания на вулкан, след което е последвало продължително затишие. Като доказателство за такова обяснение се дава периодичността на вулканичната активност на островите. Активни вулкани има само на Големия хавайски остров, най-младия от архипелага.

Древната калдера Йелоустоун се намира на континентална гореща точка, в която изхвърлянето на магмата е разтопило гранитната кора.

Учените смятат, че Йелоустоунската калдера е била създадена, когато скалите около центъра на вулкана са се разделили на слой във вид на пръстен. Вулканът изригва и в центъра остава кратер.

Какво предизвиква появата на горещи точки? По този въпрос съществуват няколко теории. Нито една от тях не може да се нарече напълно коректна. Една много разпространена теория се базира на наличието на конвекционални потоци в астеносферата – полутвърд слой мантия под литосферата.

В по-голям мащаб тези потоци се движат в огромни обеми в мантията, карайки и тектонските плочи да се движат. Смята се, че горещите точки възникват благодарение на сходен сценарий, но в локален мащаб. Хаотичното движение създава слаби области в литосферите, позволяващи на магмата да излиза на повърхността и да създава вулкани.

Защо това не се случва постоянно? Защо вулканичната активност спира за известно време, а след това отново се появява? Тези въпроси все още са загадка на горещите точки и нямат отговор.

Макар че вулканите възникват в повечето части на света, много от тях са концентрирани около една област:

Тихоокеанския огнен пръстен

Когато става дума за създаване на вулкани, Тихият океан има всичко за това – горещи точки, срединноокеански хребети, в които се разминават плочите, и пръстен от зони на субдукция в края.

Най-големият в света, Тихият океан е разположен и на най-голямата тектонска плоча – Тихоокеанската. Гигантската плоча сравнително бързо (по тектонски мерки) се движи към Азия. Колкото по-бързо се движи плочата, толкова повече магмени зони и вулкани създава в зоните на пукнатини и субдукция.

Неголемите океански плочи (Наска, Филипини, Хуан де Фука и др.) отделят континентите Южна Америка, Азия и Северна Америка.

Тези плочи се движат в различни посоки спрямо Тихоокеанската плоча, създавайки големи пукнатини и зони на субдукция. Такова движение на плочите е предизвикало чести земетресения и появата на много активни вулкани. Затова областта около Тихоокеанската плоча се нарича Огнен пръстен.

Ето резултатите от тектонските движения в числа:

• От 600 активни вулкана на Земята, изригвали за историята на човечеството, два от три граничат с Пръстена на огъня в зона на субдукция.
• Към 600-те вулкана може да се добавят още няколко хиляди от тези, които могат да изригнат, и повечето от тях също се намират в Тихия океан.
• Около 50 000 подводни вулкана са на дъното и по разломите на Тихия океан. Тяхното изригване е трудно да се предвиди и наблюдава.

След като се запознахме с вулканичните системи и с видовете вулкани, предстои да видим как се образуват вулканите.