Представьте Землю как гигантский спелый апельсин. Под тонкой кожурой с ямочками находится толстый слой мякоти и сока, на 90 процентов жидкий. Пилинг Земли называется литосферой, хрупкой горной коркой толщиной 75-150 км, которая плавает в огромном море невероятно горячей полужидкой магмы, простирающейся на 5000 км ниже поверхности.
Когда немецкий метеоролог Альфред Вегенер впервые предложил свою теорию «континентального дрейфа» в 1912 году, люди подумали, что он сошел с ума. Как мог дрейфовать колоссальный кусок твердой породы, такой как Азия или Африка? Как мы теперь знаем, континенты действительно являются твердыми, но они фрагментированы на семь основных плит и семь малых плит, которые вечно борются за положение, как буи на неспокойной воде.
Двигатели, которые приводят в действие этот вечный тектонический танец, являются гигантской конвекцией
потоки в расплавленной мантии Земли, которые медленно толкают магму вверх и наружу. Везде, где восходящая магма прорывается сквозь тонкую литосферу, это называется вулканизмом, но подавляющее большинство вулканов не является взрывоопасным. Вместо этого они представляют собой медленно кипящие котлы вдоль подводного пласта протяженностью 60 000 км, называемого срединно-океаническим хребтом.
Срединно-океанический хребет подобен открытой, сочащейся ране в коре, где расходятся две океанические плиты. Плиты оттягиваются друг от друга медленными и устойчивыми конвекционными потоками, и промежуток между ними постоянно заполняется тысячами неизвестных, неназванных подводных вулканов. По мере того как эта подводная лава охлаждается, она создает новое дно океана, покрывающее 60 процентов поверхности Земли.
Забудьте о оранжевой аналогии и представьте, что земная кора похожа на гигантскую движущуюся дорожку в аэропорту. Дорожка выходит из-под пола, проходит определенное расстояние, а затем откатывается под землю. Границы расходящихся плит вдоль срединно-океанического хребта - это то место, где начинается «движущаяся дорожка» Земли. Расходящиеся пластины несутся вдоль этой магматической конвейерной ленты, проходя всего три-четыре сантиметра в год, пока не встретят пластину, движущуюся в другом направлении.
Когда две пластины сходятся, что-то должно произойти. Девяносто процентов землетрясений происходят вдоль границ сходящихся плит, как и самые большие и самые смертоносные вулканы в мире. Ярким примером является Кольцо Огня, непрерывная цепь сейсмической и вулканической активности, которая окружает Тихий океан. Огненное кольцо представляет собой гигантскую зону субдукции, где океанические плиты «ныряют» под континентальные плиты и переплавляются обратно в магму в пылающей горячей кузнице мантии.
Океанский осадок содержит тонны воды, углекислого газа, натрия и калия. Когда океаническая кора входит в доменную печь мантии, эти находящиеся в море элементы понижают температуру плавления окружающей породы, образуя очень газообразную, но вязкую магму, которая быстро поднимается к поверхности. Если восходящая магма сталкивается с препятствием - непроницаемым слоем твердой породы - она скапливается под поверхностью, создавая повышенное давление, когда более газообразные, летучие расплавленные материалы выталкивают снизу-вверх.
И вот однажды - каблум! Все, что нужно, это слабое место в кепке скалы, сдерживающей магму. На горе Сент-Хеленс оползень очистил валуны от северного фланга горы, снизив понижающее давление на кипящий котел с магмой внизу. Результатом стал сногсшибательный взрыв, который вызвал чудовищный пирокластический всплеск - стену сжигающего горячего псевдоожиженного газа, мусора и пепла - который испарил все в пределах площади в 500 квадратных километров.
Некоторые из самых известных и печально известных извержений произошли из вулканов зоны субдукции вдоль Огненного кольца: Тамбора в Индонезии, Пинатубо на Филиппинах, Гагсанул в Гватемале, гора Пеле на Мартинике, список вулканов-убийц продолжается. Фактически, 400 из 500 известных в мире действующих вулканов происходят вдоль границ субдукции.
Но не все известные вулканы имеют субдукционную разновидность. Вулканы Гавайских островов являются примером так называемого вулканического очага. Вспомните те мощные конвекционные потоки в мантии, которые толкают магму вверх к коре. В определенных «горячих точках» вокруг планеты конвекционные потоки способны распространять магму на поверхность без особого сопротивления.
Представьте горячую точку под Гавайскими островами в виде гигантской тюбика зубной пасты. Сожмите тюбик, и маленькая порция пасты станет первым гавайским островом Кауаи. Теперь держите трубку в том же месте, пока океанская плита движется на несколько сотен километров на северо-запад. Сожмите трубку еще раз, и вы создали второй остров, Оаху. Гавайи, Большой остров, все еще сидят над этим магматическим насосом, питая великолепные, медленно кипящие извержения, которые буквально строят остров.
Интенсивность и продолжительность извержения вулкана зависит в основном от постоянства магмы, поднимающейся на поверхность, и препятствий, мешающих магме достигать поверхности. Субдукционные вулканы настолько взрывоопасны, потому что магма, питающая их, загружена пузырьками газа и кремнезема из донных отложений на морском дне. Высокое содержание кремнезема делает магму более вязкой, предотвращая легкий выход газовых пузырьков. Результат похож на встряхивание бутылки содовой. Когда это давление будет снято - поп!
С другой стороны, вулканы в горячих точках Гавайских островов характеризуются очень жидкой магмой, образованной из базальтовых пород с низким содержанием кремнезема. «Водянистое» качество гавайской магмы позволяет газу легко выходить. После первоначального, относительно спокойного извержения, гавайские вулканы извергают величественные фонтаны лавы, образуя большие речные потоки, которые медленно ползут к морю.
