Вулканизм – одно из наиболее грандиозных явлений природы, определяющих облик нашей планеты. В результате вулканических извержений за несколько дней и даже часов вырастают новые вулканы, появляются вулканические острова, изливаются в виде лавовых потоков или выбрасываются вулканическими взрывами миллионы и даже миллиарды тонн расплавленного материала.

Породы магматического происхождения – излившиеся лавы, продукты извержения, застывшие на глубине магматические тела – составляют более 2/3 объема земной коры. По данным сейсмических исследований, залегающий под осадками так называемый «второй слой» океанической коры почти целиком сложен подводными базальтовыми лавами.

Вулканизм островных дуг и активных окраин континентов также вносит существенный вклад в формирование континентальной коры.

Таким образом, вулканы служат основными поставщиками вещества из недр Земли на ее поверхность.

Типы подводного вулканизма

В настоящее время принято выделять четыре основные типа современного вулканизма ложа океана и его обрамления:

• океанический рифтовый вулканизм, характерный для рифтовых зон срединно-океанических хребтов,
• вулканизм островных дуг и активных окраин континентов,
• вулканизм внутриокеанических островов,
• вулканизм окраинных морей.

Области наземного и подводного вулканизма пространственно совпадают с сейсмоактивными районами и районами повышенного теплового потока из недр Земли. Иными словами, вулканы характерны для тектонически наиболее подвижных, механически ослабленных зон земной коры.

Океанический рифтовый вулканизм. Рифтовый вулканизм океанов характерен для рифтовых зон срединно-океанических хребтов и локализован на границе между раздвигающимися плитами.

В рифтовых зонах преобладают лавовые излияния трещинного типа. Именно они формируют протяженные цепочки вулканических куполов высотой 200-300 м и длиной 2-4 км при ширине около 0,5 км.

Продукты современной подводной вулканической деятельности в рифтовых зонах представлены, главным образом, однородными по химическому составу базальтами. Особенно четко однородность состава проявляется в свежих базальтах с незначительным числом крупных кристаллов. Тем не менее, среди лав рифтовых зон встречаются минералогические разновидности. Их появление связано с кристаллизационной дифференциацией магмы. По степени раскристаллизации вещества и соотношению количества крупных кристаллов здесь выделяют порфировые и афировые базальты.

В результате океанического рифтового вулканизма формируется второй слой океанической коры средней мощностью около 1,5 км. Он на 2/3 своего объема сложен вулканическими породами. Скорость раздвижения (спрединга) океанической коры в обе стороны от рифтовой зоны составляет в среднем 3 см в год. Таким образом, при протяженности срединно-океанических хребтов 65 тыс. км общая «производительность» всех вулканов рифтовых зон составит в среднем 4 км³ г.

Вулканизм внутриокеанических островов. Практически все острова и подводные горы внутренних частей океанов либо являются активными вулканами, либо были ими в прошлом. Обычно они образуют линейные цепи островов и подводных гор. Причем активный вулканизм проявляется на одном конце такой цепи, а с удалением от активного центра возраст вулканов увеличивается. Например, Гавайские острова вместе с Императорским подводным хребтом образуют единую цепь. Эта цепь тянется от о-ва Гавайи до зоны, где сходятся Курило-Камчатская и Алеутская островные дуги. Активные вулканы в этой цепи имеются лишь на о-ве Гавайи и на востоке о-ва Мауи. К северо-западу от о-ва Гавайи возраст вулканических пород постепенно увеличивается, достигая 40-43 млн. лет в том месте, где сходятся Гавайские о-ва и Императорский подводный хребет. Если двигаться вдоль Императорского хребта на север, возраст их еще увеличится. Вулканические породы, вскрытые скважиной в северной части Императорского хребта, древнее 72 млн. лет.

Увеличение возраста вулканических пород Гавайского хребта явилось отправным моментом для разработки гипотезы «горячих точек». Эту гипотезу предложил Дж. Вильсон и обосновал В. Морган. По мнению Моргана, «горячие точки» являются фиксированными и представляют собой округлые зоны. В этих зонах мантийные струи, поднимающиеся из мантии, достигают поверхности Земли. Над такими мантийными струями возникают активные подводные вулканы. Наращивание вулканов приводит к образованию вулканических островов. Эти острова, как на ленте конвейера, движутся вместе с литосферой плитой, перемещаясь в направлении от рифтовой зоны. В результате такого движения прерывается связь острова с фиксированной мантийной струей и вулкан прекращает свое активное существование. При этом над мантийной струей вновь вырастает новый вулкан. Таким образом, мантийная струя как бы прожигает движущуюся литосферную плиту, оставляя на ней шов в виде вулканического хребта, вернее цепи вулканов. При этом создается эффект миграции вулканизма в направлении, противоположном движению плиты. Изгибы цепей вулканов возникли в результате изменения направления, в котором движется плита.

«Горячие точки» могут располагаться также на границе между раздвигающимися плитами. В этом случае они представляют собой участки повышенной вулканической активности в пределах рифтовых зон. Примерами таких «горячих точек» могут служить Исландия и Азорские о-ва. Вулканические хребты, образовавшиеся в результате деятельности таких вулканов, отходят в обе стороны от рифтовой зоны.

В развитии отдельных вулканов типа «горячих точек» можно выделить главный период и период омоложения. Период омоложения наступает обычно после перерыва в несколько миллионов лет.

Главный период включает в себя несколько стадий:

• стадию образования щитового вулкана,
• кальдерную,
• посткальдерную.

Наибольший объем вулканического материала извергается на стадии щитового вулкана. В течение этой стадии вулкан поднимается с глубины 4-5 км и достигает поверхности океана. Для этой стадии характерны спокойные излияния лав. Эти Лавы имеют низкую вязкость и потому растекаются на большой площади, образуя пологие вулканические сооружения — щитовые вулканы.

Когда вулкан доходит до поверхности океана, спокойные лавовые излияния сменяются вулканическими взрывами. Эти вулканические взрывы принято называть гидромагматическими. Но как только вулкан поднимается над уровнем океана и изливающийся расплав уже не вступает в непосредственный контакт с водой, извержения вновь становятся спокойными. Происходит излияние лав низкой вязкости. Такой тип извержений принято называть гавайским.

На кальдерной стадии в теле вулкана близ его поверхности формируется магматическая камера. Частичное опустошение магматической камеры во время извержений приводит к обрушению верхней части вулкана в образовавшуюся полость. Сформированные таким образом депрессии округлой формы называются кальдерами. На этой стадии изливаются также щелочные базальты, которые более насыщены газами. Таким образом, на кальдерной стадии кроме лавовых излияний наблюдаются и извержения, сопровождающиеся вулканическими взрывами.

Последующей посткальдерной стадии свойственны как взрывные извержения, так и спокойные излияния лавы.

Период омоложения характеризуется излиянием лавы через мелкие побочные конусы на склонах щитовых вулканов. В дальнейшем вулканические острова разрушаются и, опускаясь, превращаются в атоллы.

В южной части Тихого океана существует целый пояс островных и подводных вулканов типа «горячих точек». По меньшей мере, 10 вулканов этого пояса были активны в плейстоцене и голоцене. Пояс состоит из нескольких близко расположенных цепей вулканов. Этот вулканический пояс расположен перпендикулярно рифтовой зоне Восточно-Тихоокеанского поднятия и приурочен к участку, где скорость раздвижения в обе стороны от рифтовой зоны максимальна. В таких участках могут возникать конвективные течения, являющиеся, вероятно, причиной образования данного пояса «горячих точек».

Общий объем вулканического материала, поставляемого на поверхность Земли всеми вулканами типа «горячих точек», вряд ли превышает 0,3—0,4 км3/год. Таким образом, вклад вулканов типа «горячих точек» в транспортировку вещества из недр Земли на поверхность более чем на порядок ниже вклада вулканов рифтовых зон срединно-океанических хребтов.

Вулканизм островных дуг и активных окраин континентов. Эти вулканы наиболее широко известны, так как они составляют подавляющее большинство среди вулканов, возвышающихся над уровнем моря. К тому же извержения их часто носят катастрофический характер. Большая часть известных на Земле активных вулканов (по подсчетам А. Ритмана, около 62%) расположена по периферии Тихого океана. Они образуют так называемое Тихоокеанское «огненное» кольцо.

С точки зрения сторонников теории плитовой тектоники, вулканы островных дуг располагаются на краю надвигающейся на континент плиты. Очаги плавления магмы, питающей вулканы, сконцентрированы в слое, где расположены очаги землетрясений (сейсмофокальный слой) и, вероятно, в верхней мантии выше сейсмофокального слоя.

Некоторые вулканы островных дуг в своем раннем развитии прошли через подводную стадию. Современные подводные вулканы наиболее часто встречаются в Идзу-Бонинской и Марианской дугах.

И для подводных, и для наземных вулканов островных дуг характерны эффузивные магматические породы.

Для наземных вулканов островных дуг характерны как спокойные излияния гавайского типа, так и катастрофические взрывы, в результате которых происходит выброс огромного количества вулканического материала.

Причем объем вулканического материала, доставляемого на поверхность вулканами островных дуг, значительно ниже, чем у вулканов срединно-океанических хребтов.

Вулканизм окраинных морей изучен очень слабо, так как сведения о проявлении вулканической деятельности крайне малочисленны. Мелководные вулканы расположены на коре континентального типа.