Раньше я отвечал на смежные вопросы «Какие причины тектоники литосферных плит?» «Какие страны могут скоро исчезнуть и по каким причинам?»
Сейчас постараюсь углУбить и упрОстить так, что бы вся геология была у Вас как на ладони.
Огненное кольцо Тихого океана составлено вулканами т.н. Плинеанского типа. Это самый грандиозный тип. Оба Плиния и дядя и племянник причастны к наименованию: Старший пытался пронаблюдать и описать извержение Везувия, но погиб при этом. А Младший всё-таки описал. Когда в Индонезии извергался один из вулканов Огненного кольца - Кракатау - грохот был слышен одновременно в Индии и в Австралии.
Бывают вулканы куда менее грандиозные. Гавайского типа: эруптивных газов мало. Почти спокойно изливающаяся лава.
Источником грандиозности вулканов Огненного кольца является субдукция, которая имеет место практически по всему периметру Тихого океана. Слово настораживающее, на самом деле ничего сложного. Чтобы разобраться с субдукцией, давайте сначала представим кипящий бульон в кастрюле на плите. В основе движений бульона конвекция. Т.е. подъём в одном месте и опускание в другом.
- А если нагревать дно кастрюли равномерно? Может конвекция прекратится?
- На-а. Тогда на местоположение нисходящих и восходящих потоков повлияет неравномерность отвода тепла с поверхности: где интенсивнее отводится тепло, там образуется нисходящий поток.
Местоположение потоков устойчиво. Оно может поменяться, только если радикально поменяется отвод тепла.
Посмотрим на поверхность кипящего бульона. Вот площадка, под которой восходящий поток, на ней лопаются пузырьки пара, поверхность волнуется. Рядом с площадкой восходящего потока поверхность ровная, пузырьков пара нет. Видно горизонтальное движение бульона и жира на его поверхности от площадки восходящего потока оно направлено к другой площадке, покрытой пеной. Пятна жира на поверхности уходят под пену. Понятно, под поверхностью, покрытой пеной, - нисходящий поток... Надо отметить, что пена над нисходящим потоком практически не меняется. Стоит и стоит. А поверхность между восходящим и нисходящим потоками заменяется очень быстро.
Очень хорошая аналогия с движениями литосферных плит и магмы под ними - вязкой жидкости расплавленного камня.
Посмотрим, как бы выглядели океаны без воды. На схеме чем моложе дно океана, тем ближе оно к красному цвету. Чем старше – ближе к синему.
Внимание привлекает, прежде всего, Атлантический океан. Зона молодого дна здесь очень ярко выражена и повторяет очертания берегов По центру этой структуры находится срединно-океанический хребет. Это и есть место восходящих потоков магмы. Плиты дна слева и справа удаляются друг от друга со скоростью прибл. до 7 сантиметров в год. Причина та же, что гонит поверхность бульона в кастрюле от места восходящих потоков. В трещину входит жидкая магма происходит её стеклование (результат застывания при быстром охлаждении), образование базальта. Эта зона на дне океана называется зоной спрединга. Как видим, есть зона спрединга и в Тихом океане.
Казалось бы, скорость возникновения нового океанского дна в зоне спрединга не велика, однако процесс этот геологический, и понимание его значения появится при рассмотрении на геологических интервалах времени. За 200 млн лет площадь нового дна превысит площадь Тихого океана. Но куда денется старое? С другой стороны, мы с вами знаем, что жизнь зародилась на Земле прибл миллиард лет назад и произошло это в океане. Но нигде в мировом океане нет ни одного квадратного метра дна старше 200 млн лет, а возраст континентов минимум 1,5 млрд, иногда подпирает под 4 млрд лет. Где же дно того мирового океана, в котором когда-то зародилась жизнь?
Ничего другого не получается, кроме того, что по мере зарождения нового дна старое заползает под континенты. Это и есть субдукция.
Мимоходом. А почему собственно дно океана под континент, а не на континент? В чём вообще разница между дном океана и континентом?
Образовались континентальная кора и океаническая кора из одного и того же: из магмы. Но за разное время. Потому в результате разных процессов. Отсюда и разница в составляющих горных породах и в физ свойствах. Океанская кора - результат быстрого стеклования. Аморфный базальт. Причём тяжёлый. Плотность не менее 3,1 т/м3. Континентальная кора формируется не в узкой трещине, как океанская, а на всей нижней поверхности континента, в результате очень долгого балансирования вещества магмы на грани расплав/твёрдое. Но и когда уж можно сказать - твёрдое, температура очень долго высока и сохраняется некоторая пластичность. Поэтому происходит не стеклование, а кристаллизация. Образуются кристаллические породы: гранит, гранулит. Они легче. Плотность максимум 2,7 т/м3. Континентальная кора лучше плавает в магме. Кроме того континентальная кора значительно толще океанской: 35-45 км против 5-11 км. Поэтому уж так: дно океана заползает под континент.
Океанская плита не из пластилина. Поэтому в месте её захода под континент - глубоководный жёлоб. Такова Марианская впадина. Тихий океан весь окружён желобами.
Движение океанской плиты под континент происходит периодическими рывками. Как рывок, так цунами.
Однако заползая под континентальную кору океанское дно тащит на себе массу океанских же осадочных пород. Континентальная плита частично "соскребает" осадочные породы и из них формируются, растут постоянно, горы: Кордильеры, Анды, горные системы западного побережья, в т.ч. на Камчатке.
Но "соскребается" не всё. Частично относительно рыхлые осадочные породы заходят вместе с океанской плитой под континент. А вместе с осадочными породами заходит много воды. Кроме того в осадочных породах присутствует органика. Когда "язык" океанской коры, погружаясь в глубины под континентом, доходит до высоких температур вода испаряется, происходит пиролиз органики. Магма газируется, теряет плотность, и эта адская смесь газов и лёгкой, газированной магмы устремляется вверх. Получаем Плинеанское извержение Ключевской сопки, или Фудзиямы, Кракатау и т.п.... Огенное кольцо...
Всю эту механику иллюстрируют такими рисунками
Все ли газы выходят через вулканы Огненного кольца? Нет. После расплава океанской коры под континентом магма уходит в глубины астеносферы с некоторой минимальной газированностью. Поэтому когда она через десятки миллионов лет снова выходит на свет Божий в срединно-океанических хребтах там работают мини вулканы, чёрные курильщики. Но и здесь не вся потеря газов. Поэтому вулканы гавайского типа (собственно на Гавайях, в Исландии) всё-таки слегка газуют.
И последний интересный вопрос.
- Почему же нет огненного кольца вокруг Атлантического океана?
- А там нет субдукции. Спрединг компенсируется увеличением расстояния между континентами.
Пожалуй интересно вот ещё какое обстоятельство: природа лунных морей и "не морей" такая же. Тектоника на Луне была, да уже угасла.