6. Вулканизм зон субдукций
географический вулкан рифт эндогенный
Нетрудно заметить, что рассмотрение выше области проявления вулканизма расположены либо в океанах, либо на континентах. Совершенно особый характер вулканизма обнаруживают зоны взаимодействия океанических и континентальных плит - так называемые активные континентальные окраины.
Типичная активная континентальная окраина состоит из краевого вала, глубоководного желоба, островной дуги и внутреннего моря. Краевой вал- пологое подводное поднятие шириной 300-500 км, протяженностью до нескольких тысяч километров и высотой всего нескольких сотен метров, сложенное корой океанического типа.
Глубоководный желоб при той же длине имеет ширину 10-20 км и глубину 5-11 км. Максимальная глубина Мирового океана зарегистрирована в Марианском желобе - 11-22 м. Дно желобов относительно плоское, шириной в несколько метров. На дне происходят накопление кремнистых (диатомово-радиоляриевых) и терригенно-вулканогенных отложений. Особенностями глубоководных желобов являются отрицательные аномалии силы тяжести, крупные магнитные аномалии, пониженные значения теплового потока и высокая сейсмичность. Параллельно глубоководным желобам примерно в 150 км протягиваются подводные и надводные хребты, преимущественно вулканического происхождения, высотой до 4 км - островные дуги. Их состав, как правило, средний - андезиты известково-щелочной серии, присутствуют также более основные (базальты) и более кислые (дациты, риолиты) лавы. Со стороны континента островные дуги граничат с окраинными морями, дно которых представляет собой раздробленные и погруженные плиты. Гранитный слой на большей части дна отсутствует, но иногда появляется под крупными поднятиями. Подводные и надводные вулканы окраинных морей изливают близкую по составу к океанической толеитовую и щелочную лаву.
Основной чертой глубинного строения активных континентальных окраин является наличие под ними наклонной в сторону континента плоскости, возле которой концентрируется очаги глубокофокусных землетрясений. Эта зона была открыта в 1938 г. японским сейсмологом К. Вадати. Связь с ней вулканической активности островных дуг предположил в 1946 г. советский петролог А.Н. Заварицкий. Глобальное значение этих структур было установлено в 1949 г. В.Г. Беньофом. По именам этих ученых подобные сейсмофокальные зоны были названы В.Е. Хаиным зонами ВЗБ. На поверхность зона ВЗБ выходит в пределах внутреннего склона глубоководного желоба и погружается под континент под углом 30-60 градусов до глубины около 700 км. С проекцией этой зоны на поверхность связан весь современный вулканизм «Тихоокеанского огненного кольца». Для объяснения процессов, происходящих в зонах взаимодействия океанических и континентальных плит, с точки зрения новой глобальной тектоники предложен следующий механизм. Молодая океаническая кора, образованная в зоне спрединга, сползает вместе с океанической плитой от приподнятых срединных хребтов к перифирии океана. С удалением от зоны спрединга плита постепенно остывает и становится все тяжелее, приобретая отрицательную плавучесть по отношению к астеносфере. Приблизившись к островной дуге или краю материка, плита изгибается и тонет в мантии, увлекаясь нисходящими конвективными потоками.
Изгиб и начало погружения литосферы фиксируются краевым валом и глубоководным желобом. Таким образом, в пределах активных континентальных окраин происходит подвиг океанической литосферы под континентальную - так называемая субдукция. Этим объясняется отсутствие на дне океана древних пород: примерно через каждые 200 млн. лет океаническая литосфера полностью обновляется. В процессе субдукции вследствие вязкого трения выделяется значительное количество тепла, частично расплавляя океаническую плиту. В результате вдоль всей зоны ВЗБ образуется магматические очаги и продукты их деятельности - вулканические островные дуги. Интенсивность островодужного вулканизма, а также плотность размещения вулканов, может зависеть от ряда факторов: относительной и абсолютной скорости сближения плит, возраста и плавучести субдуцируемой плиты, вязкости мантийного субстрата, угла наклона зоны ВЗБ и др. Различные сочетания этих факторов формируют различные типы активных континентальных окраин.
Более глубинный разогрев плиты может привести к формированию в тылу островной дуги всплывающей «капли» мантийного материала, что сопровождается проплавлением и растяжением литосферы. Этот процесс инициирует «вторичный», или «тыловой», спрединг. Возникают структуры, аналогичные континентальным рифтовым зонам, вследствие чего зарождаются и развиваются окраинные моря - Охотское, Японское, Южно-Китайское и др., с интенсивным проявлением базальтового толеитового и щелочного вулканизма. Возможно, с заложением таких рифтовых структур в островных дугах связаны локальные излияния базальтовой лавы на фоне взрывных извержений средних и кислых продуктов. Некоторые крупные рифты, не входящие в Мировую рифтовую систему, могут быть рассмотрены как результат «вторичного» спрединга. Например, Рейнский грабен и рифт оз. Байкал могли явиться следствием «тылового» раздвижения земной коры при «закрытии» океана Тетис и субдукции значительного объема океанической литосферы.
Выраженная в процентах доля пирокластического материала от общего объема вулканических продуктов, выброшенных при извержении, называется коэффициентом эксплозивности Е. Поэтому признаку можно подразделять все извержения на эффузивные, смешанные и эксплозивные.
Вулканизм океанических и континентальных рифтовых зон и океанических плит, рассмотренный ранее, относится преимущественно к эффузивному. Вулканизм зон субдукций, как правило, смешанный и эксплозивный. В составе смешанных (эффузивно-эксплозивных) извержений можно выделить три типа: стромболианский, этнинский и вульканский. Эксплозивный вулканизм включает четыре типа: плинианский, кракатауский, пелейский и катмайский.