Почему в Тихом океане так много вулканов

Как устроено Тихоокеанское огненное кольцо

Тихоокеанское огненное кольцо представляет собой огромную подковообразную полосу длиной около 40 тысяч километров. Она тянется вдоль побережья Южной и Северной Америки, огибает Алеутские острова, спускается через Камчатку, Курилы и Японские острова к Филиппинам, Индонезии и Новой Зеландии. В пределах этой зоны находится примерно 75 процентов всех действующих и спящих наземных вулканов планеты, а также происходит до 90 процентов всех землетрясений Земли.

Дно Тихого океана состоит из нескольких крупных и малых литосферных плит. Самая большая из них называется Тихоокеанской. Рядом с ней располагаются плиты Наска, Кокос, Хуан-де-Фука и Филиппинская. Вся эта гигантская мозаика плавает по верхнему, полужидкому слою мантии, который ученые называют астеносферой. Плиты непрерывно движутся со скоростью от нескольких миллиметров до десяти сантиметров в год.

Механизм возникновения вулканов на границах плит

Главный геологический процесс, создающий вулканы в этом регионе, называется субдукцией. Океаническая земная кора состоит из тяжелых базальтовых пород. Материковая кора сложена преимущественно гранитами и осадочными породами, поэтому она заметно легче. Когда тяжелая океаническая плита наезжает на материковую, она всегда уходит вниз, погружаясь в раскаленную мантию под углом.

Погружение океанической плиты запускает целую цепочку физических и химических превращений:

• На месте поддвига плиты на океанском дне формируется сверхглубокая впадина или глубоководный желоб, примером которого служит Марианский желоб глубиной около 11 тысяч метров.
• Опускаясь на глубину от 100 до 200 километров, плита попадает в условия экстремального давления и колоссальных температур, превышающих тысячу градусов Цельсия.
• Морская вода, запертая в минералах погружающейся океанической коры, начинает бурно выделяться наружу и насыщает окружающие горячие мантийные породы.
• Вода резко снижает температуру плавления пород мантии, из-за чего они начинают плавиться и образовывать жидкую магму.
• Горячая магма становится легче окружающих твердых пород, поэтому она поднимается к поверхности земной коры, пробивает в ней каналы и вырывается наружу через жерла вулканов.

Островные дуги и материковые вулканические пояса

Вулканы Тихого океана делятся на две основные группы в зависимости от того, с чем именно сталкивается океаническая плита. Первый вариант возникает, когда океаническая кора подныривает под край континента. Так сформировался пояс вулканов в южноамериканских Андах и североамериканских Кордильерах. Знаменитые вулканы Котопахи в Эквадоре, Сент-Хеленс в США и Попокатепетль в Мексике появились в результате именно такого типа столкновения.

Второй вариант наблюдается в западной части океана. Там одна океаническая плита погружается под другую океаническую плиту, которая оказывается чуть теплее и легче. В результате магма прорывает дно океана, остывает в воде и постепенно наращивает гигантские подводные горы. Со временем вершины этих гор поднимаются над поверхностью воды, превращаясь в цепочки вулканических островов, или островные дуги. Именно так возникли Курильские, Алеутские, Марианские острова и вся территория современной Японии.

На Камчатке эти процессы идут с особенной силой. Полуостров находится на стыке Охотоморской микроплиты и огромной Тихоокеанской плиты. Здесь расположен вулкан Ключевская Сопка высотой 4750 метров, признанный самым высоким действующим вулканом на материке Евразия. Вулкан извергается регулярно, выбрасывая столбы пепла на высоту в десятки километров.

Вулканы внутри плиты и горячие точки

Далеко не каждый вулкан Тихого океана расположен строго на границе литосферных плит. Знаменитые Гавайские острова лежат практически в самом центре гигантской Тихоокеанской плиты, вдали от зон субдукции. Появление Гавайского архипелага связано с другим явлением, которое геологи называют мантийными плюмами или горячими точками.

Горячая точка представляет собой устойчивый узкий поток раскаленного мантийного вещества, бьющий с огромной глубины, почти от границы земного ядра. Этот поток действует как неподвижная газовая горелка. Сама Тихоокеанская плита медленно ползет над этой горелкой на северо-запад со скоростью около семи сантиметров в год. Горелка прожигает движущуюся плиту, образуя цепочку вулканов.

Самый молодой остров Гавайского архипелага прямо сейчас располагается над горячей точкой. Там действуют вулканы Килауэа и Мауна-Лоа. Более старые острова цепи сместились дальше по ходу движения плиты, потухли и постепенно разрушаются океанскими волнами и дождями. Вулкан Мауна-Кеа на Гавайях, если измерять его высоту от подводного подножия на дне океана до снежной вершины, достигает 10203 метров, превосходя Эверест.

Как ученые изучают дно океана

До середины двадцатого века ученые почти ничего не знали о рельефе дна океанов, считая его плоской песчаной равниной. Революция в геологии произошла в 1950-х и 1960-х годах с началом массового применения гидролокаторов — эхолотов. Американские геологи Мари Тарп и Брюс Хизен на основе миллионов замеров эхолота составили первую детальную карту мирового океанического дна. На ней отчетливо проявились срединно-океанические хребты, глубокие желоба и тысячи подводных вулканов.

Затем исследователи начали бурить океаническое дно с борта специализированных судов, таких как легендарный буровой корабль Glomar Challenger. Анализ образцов пород показал удивительную вещь: возраст океанической коры нигде в мире не превышает 200 миллионов лет, тогда как материкам может быть до четырех миллиардов лет. Базальтовое дно Тихого океана непрерывно обновляется в срединных хребтах и полностью поглощается в зонах субдукции, порождая бесчисленные извержения.