8.1: Вулкани

У главі 7 ми ввели внутрішні роботи землі: склад землі, тектоніку плит і цикл скель. У цьому розділі ми розглянемо ці теми та детально обговоримо механізми, які формують літосферу.

Розташування вулканів зосереджено навколо Тихоокеанського краю, східно-африканського рифту та Атлантичного хребта - особливо на Ісландії. Є також деякі бродячі вулкани посеред Тихого та Атлантичного океанів. Велика частина земної поверхні позбавлена вулканічної активності. Чому вулкани скупчуються в цих регіонах?

Вулканізм безпосередньо пов'язаний з теорією тектоніки плит. Вулкани зустрічаються лише на окремих типах кордонів плит і рідко посередині океанських плит. У наступній дискусії ми підсумуємо три обставини, які пояснюють утворення майже кожного вулкана на землі. По-перше, хоча, давайте перейдемо до двох типів вулканів.

У попередньому розділі ми описали два типи земної кори: товсту, відносно плавучу та легку, багату кремнеземом континентальну кору та важку тонку океанську кору, виготовлену із заліза та магнієво-силікатних порід. Два типи магми відповідають цим двом типам кори (рідка порода називається магмою, коли вона знаходиться під поверхнею землі - над поверхнею її називають лавою). Вулкани на дні океану виготовляються з того ж матеріалу, що і складається з дна океану — заліза або силікатних мінералів магнію. Ця магма дуже нежить, або не в'язка. Він утворює широкі щитові вулкани, такі як острів Гаваї, який вивергає велику кількість лави. З іншого боку, вулкани, які утворюються з магми, багатою кремнеземом, як правило, круті і високі, наприклад, гора Сент-Хеленс у Вашингтоні. Магма, багата кремнеземом, також дуже густа, або в'язка, і, як правило, спричиняє дуже бурхливі, багаті попелом виверження без великої кількості лави.

Вулканізм, де стикаються плити

Існує два типи зіткнень плит: Океан-континент і океан-океан. Підведена пластина плавиться частиноювниз (часткове плавлення), а розплавлений матеріал піднімається вгору крізь кору і утворює вулкан. Розплавлений матеріал містить шматочки морського дна, які були витягнуті з ним, і воду, тому він більш багатий кремнеземом і плавучий, ніж чиста океанічна кора. Коли магма піднімається, вона плавить додаткову кору навколо неї, роблячи її ще більш насиченою кремнеземом - особливо коли вона піднімається через континентальну кору. Як обговорювалося вище, ця магма, багата кремнеземом, набагато в'язкіша, ніж її мафічна (магма, багата залізом і магнієм, і має менше 50% кремнезему) двоюрідна сестра. Піднімається магма часто утворює пробки в шиї вулкана, що призводить до накопичення тиску в камері магми, і врешті-решт до вибухонебезпечного виверження. Часто магма не виходить з камери, а закінчується повільно охолоджуватися трохи нижче поверхні, утворюючи граніт або якийсь інший тип нав'язливих магматичних порід.

Там, де стикаються плити, утворюються два типи вулканів. Коли океанічна плита стикається з континентальною плитою, на континентальній плиті утворюються вулканічні гори. Прикладами активних вулканічних гір сьогодні є Каскадний хребет у Вашингтоні та Анди в Південній Америці. Іноді, слідуючи за пробкою багатою кремнезему магми в вулкані є обсяг більш неживої мафічної магми з глибоко в землі. Коли ця магічна магма вивергається, вона швидко поширюється, охоплюючи великі площі. Поводкові базальти Колумбійського плато в Орегоні-Вашингтоні охопили регіон 12 мільйонів років тому.

Там, де стикаються дві океанські плити, вулкани утворюються в «острівній дузі». Острівні дуги характеризуються своєю лінійною структурою, що відображає межу плит. Японія, Філіппіни та Нова Зеландія є прикладами острівних дуг.

Вулканізм, де пластини розходяться

Раніше ми відзначали, що в східній Африці існувала низка вулканів, а також ми відзначили кілька поблизу Середньоатлантичного хребта, і на острові Ісландія. Це приклади вулканів, які утворюються там, де розходяться плити. Рушійною силою за пластинами, що розсуваються, є підняття гарячої магми в мантії, яка поширюється збоку, приводячи до руху пластини. Іноді частина цієї гарячої магми розплавляє кору, яка її перекриває, внаслідок чого кора стоншується, і утворюються вулкани.

Східно-Африканський розлом - зона витончення і переміщення земної кори, де африканський континент знаходиться в процесі розколу надвоє. Це приклад вулканізму при утворенні кордону плити. Тут континентальна кора набагато тонша, ніж нормальна через згортання гарячої магми з глибокої земної кори. Це початок нової межі плити. Вулкани східно-африканського рифту - це поєднання насиченого кремнезему, вибухонебезпечного типу та мафічного типу, бідного кремнезему.

Острів Ісландія знаходиться на вершині середньоатлантичного хребта і є прикладом серії вулканів, які утворюються там, де океанські плити розходяться. Вулкани, які складають Ісландію, є магічними, тому вони утворили острів з неглибоко похилими горами або щитовими вулканами. Щитові вулкани являють собою великі, пологі вершини, утворені від послідовних вивержень магічної лави.

Гарячі точки вулканів посеред океанічних плит

Іноді, з причин, які все ще не добре зрозумілі, upwelling гарячої магми утворює «гарячу точку» посеред океанської плити. Гаряча точка створює щитовий вулкан. Найчастіше гаряча точка залишиться на колишньому місці, в той час як плита переміщається по ній, створюючи ряд островів. Одним із прикладів цього є гавайська острівна ланцюг. Найстаріший острів Нііхау розташований на північний захід від наймолодшого острова, Гаваї. Острівний ланцюг документує рух тихоокеанської плити, коли вона проходила над гарячою точкою.