Вулканическая деятельность, которая непрерывно преобразует поверхность Земли, почти целиком приурочена к океанскому дну и недоступна для исследований традиционными методами вулканологии.
Магма — расплавленная порода — поднимается из мантии Земли и изливается на океанское дно.
Происходит это в двух различных обстановка: в срединно-океанических хребтах, где расходящиеся литосферные плиты увеличиваются в размерах за счет непрерывной аккреции — наращивания застывающего мантийного материала, и в изолированных вулканических постройках, которые называют подводными горами и которые.
Как правило, вытянуты в цепи во внутренних частях плит. Лишь в последнее десятилетие прогресс в технике подводных исследований открыл дорогу к подробному изучению вулканических процессов, которые в упомянутых районах участвуют в образовании новой океанической коры.
Новые методы «подводной вулканологии» разнообразны — от дистанционного зондирования с помощью приборов, буксируемых за надводным судном, до «полевых» работ на обитаемых подводных аппаратах.
Картина, которая вырисовывается в ходе международных исследований, полна неожиданностей.
Новые открытия обещают не только прояснить наши представления о некоторых наиболее важных структурах нашей планеты, но и помочь открыть богатые источники минерального сырья и в конечном счете способствовать их эксплуатации.
Из продуктов вулканической деятельности на поверхности Земли наиболее часто встречаются базальты — изверженные породы, состоящие главным образом из силикатов железа, магния, алюминия и кальция.
Ученые предполагают (основываясь большей частью на сейсмических данных), что базальтовая магма образуется в зоне частичного плавления в верхней мантии на глубине более 100 км от поверхности.
Здесь полурасплавленная порода имеет меньшую плотность, чем окружающий мантийный материал, и поэтому вынуждена медленно подниматься к поверхности в виде гигантских капель, называемых диапирами.
По мере того как диапир всплывает, давление на него падает, и поэтому все больше мантийного материала переходит в расплавленное состояние.
Поднимающийся диапир способствует образованию относительно неглубоких магматических камер или подводящих каналов, которые и являются непосредственным источником вулканической деятельности.
Магматические камеры наиболее близки к поверхности под срединно-океаническими хребтами, т. е. там, где толщина коры составляет всего 10 км или меньше.
Если расплавленная порода не извергается сразу, она начинает охлаждаться, оставаясь в коре.
По мере уменьшения температуры минералы, обладающие большей плотностью, затвердевают первыми, что приводит к изменениям в составе расплава. Эта так называемая дифференциация, или фракционная кристаллизация, ведет к образованию гетерогенной коры.
Тяжелые минералы, образующие в совокупности перидотиты, осаждаются на дно магматической камеры, в то время как легкие минералы, из которых состоят габбро, слагают ее стенки и кровлю.
Часть магмы не изливается на поверхность дна, застывает в каналах, расположенных выше магматической камеры, и образует характерные вытянутые тела — дайки. Пока магма остается в камере, ее состав изменяется.
Продолжающийся процесс фракционной кристаллизации в конце концов приводит к образованию сильно эволюционировавших продуктов, состав которых совершенно отличен от первоначального состава расплава.
По мере затвердевания более тяжелые минералы удаляются из расплава, что приводит к увеличению в нем концентрации более легких минералов и растворенных газов. Большая часть лав, возникающих в ходе магматической дифференциации и последующего излияния на дно, представлена относительно кислыми породами — андезитами и дацитами.
Большое количество различных газов, остающихся в расплаве после дифференциации (среди них главное место занимают углекислый газ, водяной пар и сероводород), является причиной сильнейших вулканических взрывов, наблюдаемых иногда на мелководье в таком же явном виде, как и на суше.
Важное наблюдение, касающееся вопроса происхождения пород — продуктов подводного вулканизма, было сделано в 1963 г. А. Энгелем и С. Энгель, сотрудниками Геологической службы США.
Они сообщили, что базальты, залегающие на вершинах вулканических островов и подводных гор, разбросанных по дну Тихого океана, характеризуются большей щелочностью, чем базальты, обнаруженные на гребнях срединно-океанических хребтов.
Как предполагается, более щелочная базальтовая магма формируется на больших глубинах в мантии и, следовательно, плавится меньше, чем та магма, которая образуется в близ поверхностных резервуарах под срединно-океаническими хребтами.
