Геологическая позиция действующих вулканов и понятие о магматических очагах

 

В настоящее время известно порядка 1000 активных вулканов, размещенных на поверхности Земли в обособленных поясах и реже, располагающихся в виде отдельных групп (рис. 15.8.1). Следует оговориться, что иногда трудно установить, является ли вулкан действующим или окончательно потухшим, т.к. в ряде случаев вулканы не проявляют себя в течение тысяч лет, а потом вдруг становятся активными.

Самое больше количество действующих вулканов, примерно 75 % располагается по периферии Тихого океана в пределах т.н. “огненного” кольца, где они приурочены к активным континентальным окраинам, конвергентным границам литосферных плит, где океаническая кора погружается, субдуцирует под континентальную. В результате взаимодействия холодной и тяжелой пластины океанической коры и более легкой

континентальной под воздействием флюидов и температуры образуются первичные магматические очаги, дающие начало целой серии вторичных очагов. Вулканизм проявляется либо в островных дугах: Алеутской, Филиппинской, Индонезийской и других, либо в пределах окраинно-континентальных вулканических поясов: Андийского, Центрально-Американского, Северо-Американского. Все эти структуры отделены от океана глубоководными желобами - зонами погружения океанических плит, под континентальные. От желобов в сторону континентов прослеживаются наклонные зоны гипоцентров - очагов землетрясений, уходящих на глубину до 600 и даже 700 км. Гипоцентры приурочены к верхней части жесткой и холодной океанической литосферы. Сейсмофокальные зоны впервые были открыты в 30-х годах под Японией К.Вадати, в 1946 г. эти идеи развил А.Н.Заварицкий, а в 50-х годах геофизик из США Х.Беньоф. Действующие вулканы обычно располагаются над глубинами гипоцентров в 100-200 км в сейсмофокальной зоне. Именно этот отрезок в астеносфере над субдуцируемой океанической плитой оказывается магмогенерирующим. Отсюда первые капли образовавшейся магмы поднимаются вверх, сливаясь и образуя первичные магматические очаги, а выше еще ряд этажей приповерхностных очагов, из которых и происходят извержения вулканов. В Тихоокеанском кольце действующих вулканов шире всего распространены средние и кислые породы: андезиты, дациты и риолиты.

 

Второй тип областей, в которых находятся действующие вулканы - это океанические бассейны всех активных вулканов, в которых следует различать вулканы, приуроченные к современным рифтовым зонам и внутриплитные вулканы, часть изкоторых с «горячими точками».

Несмотря на то, что в срединно-океанических хребтах очень много свежих лавовых куполов и потоков базальтов, активных, современных вулканов довольно мало. Прежде всего, эти вулканы Исландии - острове, возникшем на оси Срединно-Атлантического хребта, южнее - вулканы Азорских островов, Тристан-да-Кунья; В Индийском океане - вулканические острова Реюньон, Кергелен, Коморские. Все эти вулканы приурочены к дивергентным границам океанических литосферных плит, характеризующихся обстановкой тектонического растяжения и излиянием толеитовых базальтов.

Внутриплитных океанических, активных вулканов тоже не очень много. Наиболее известные - это Гавайские вулканы, расположенные в центре Тихого океана. Эти вулканы расположены на юго-восточном окончании Гавайского подводного вулканического хребта и, по-видимому, приурочены к длительно функционирующей «горячей точке» или «плюму». В Атлантическом океане, несколько в стороне от срединного хребта

 

Рис. 15.8.1. Расположение действующих вулканов на земном шаре. Черные кружки – вулканы

 

располагаются молодые вулканические острова: Зеленого Мыса, Канарские, Мадейра, Св.

 

Елены, Фернанду-ди-Норонья, Мартин-Вас.

 

Молодых гор вулканического происхождения в океанах очень много и по разным оценкам их число превышает несколько десятков тысяч. Согласно данным Г.Макдоналда (1975) 75% действующих вулканов приурочено к Тихоокеанскому кольцу, около 13% в Атлантическом океане, 1% в Индийском океане, остальные вулканы расположены на континентах.

В Африке активный вулканизм развит в Восточно-Африканской рифтовой зоне, где

 

в Кении и Танзании находятся известные вулканы Ол-Доньо-Ленгаи, Меру, Телени, Кения, Элгон, Килиманджаро, Вирунга, Нирагонго, Ньямлагира и другие. Активные вулканы есть и в Камерунском рифте в Западной Африке.

Действующие вулканы есть и в молодом Альпийско-Средиземноморском складчатом поясе, в районе, окружающем Тирренское море, сформировавшимся в плиоцене за счет рассеянного спрединга. Это знаменитые вулканы Липарских островов: Стромболи, Липари, Вулькано; Этна в Сицилии и, конечно, Везувий около Неаполя. В складчатом поясе очень много вулканов, которые извергались совсем недавно, несколько

тысяч или сотен лет назад: Эльбрус, Казбек; Арарат, Немруд, Хасандаг в Турции; Демавенд в Иране и в других местах.

В пределах России находится 51 действующий вулкан и все они расположены на активной континентальной окраине в пределах Камчатки и Курильской островной дуги. В наши дни извергается Ключевский и Карымский вулканы, а в 1975 г. камчатские вулканологи очень точно предсказали начало базальтовых извержений в районе вулкана Плоский Толбачек, где возникло четыре новых шлаковых конуса, а объем вулканических

 

продуктов превысил 2 км³.

 

Таким образом, современное расположение действующих вулканов контролируется конвергентными и дивергентными границами литосферных плит, а также «горячими точками» иди «плюмами».

Где и почему возникают те магмы, которые, достигая поверхности Земли, извергаются на нее из разнообразных вулканических аппаратов? Расплавленного сплошного слоя в земной коре или верхней мантии не существует. Для начала плавления твердой горной поорды в глубинах Земли необходимо повышение температуры, понижение всестороннего давления и влияние флюидов. Эти факторы могут действовать, как все вместе, так и по отдельности. Плавление начинается обычно в местах сочленения минеральных зерен в узлах концентрации напряжений. Это место называется первичным магматическим очагом. Образовавшиеся капли расплава стремятся двигаться в сторонууменьшения градиента давления и перемещаясь вверх сливаются между собой, формируя уже вторичные или промежуточные очаги. Если магма движется медленно, она успевает ассимилировать вмещаюшме породы или подвергнуться гравитационной дифференциации, при которой в низах очага образуется более основной расплав, чем в верхах. О наличии многоярусных очагов свидетельствуют геофизические исследования, например, Камчатских вулканов, под которыми выявляется несколько «этажей»

 

магматических очагов (рис. 15.8.2).

 

 

Рис. 15.8.2. Магматические очаги Камчатки по сейсмическим данным (по В.А.Ермакову, С.Т.Балесте, М.И.Зубину и др.): 1 – вулкан Ключевской, 2 – вулкан Безымянный, 3 – вулканы Южной Камчатки. Слои земной коры: 1 – осадочный,

 

2 – гранито-метаморфический, 3 – гранулито-базитовый. М – поверхность Мохо. Черным показана магма

Очень часто наиболее высоко расположенный магматический очаг находится почти

 

в основании вулканической постройки (15.8.3). Подобные близповерхностные очаги известны под Эльбрусом, Этной в Сицилии, вулканом Святой Елены в Каскадных горах США, под Гавайскими вулканами и другими.

 

 

Рис. 15.8.3. Структурная модель вулкана Этна (Сицилия) по сейсмическим данным. Близповерхностный магматический очаг располагается непосредственно под вулканом на контакте с субстратом

 

 

Рис. 15.8.4. Схема, показывающая различия при извержении пеплового потока (А) и обычного эксплозивного (пеплового) извержения (Б) (по А.Риттману): магма, насыщенная или ненасыщенная газом, 2 – при понижении давления магма становится насыщенной газом, 3 – зона образования пузырьков, 4 – зона с обильным газом, образующим самостоятельную фазу, УВ – уровень взрыва

Очевидно, что базальтовая магма в больших объемах поступает непосредственно из верхней мантии, например, в рифтовых зонах океанов или в трапповых провинциях континентов. А кислая магма может образоваться как в результате процессов магматической дифференциации, так и путем плавления участков гранитно-метаморфического слоя или анатексиса. В целом можно отметить, что магматические очаги возникают либо в самых верхах мантии, либо в земной коре.