Жанартаулар мен плиталық тектониканың байланысы
Жанартаулар - Жердегі ең таңғажайып табиғи құбылыстардың бірі. Олардың атқылауы жаңа құрлық массаларын тудыруы, топырақты байытуы және тіпті апатты оқиғаларды тудыруы мүмкін. Бірақ жанартаулар кездейсоқ пайда болмайды. Егер біз әлемдегі белсенді жанартаулардың орналасуын картаға түсірсек, айқын заңдылық пайда болады: олардың көпшілігі тектоникалық плиталар шекаралары бойында орналасқан. Бұл байланыс кездейсоқ емес, Жердің ішкі жылуын плиталардың қозғалысы мен магманың пайда болуы арқылы қалай бөлетінінің тікелей нәтижесі.
Тектоникалық плиталарды және Жердің құрылымын түсіну
Жер бірнеше қабаттан тұрады. Ең сыртқы қабаты - салыстырмалы түрде жұқа қабық, оның астында мантия, содан кейін сыртқы ядро және ішкі ядро орналасқан. Қабық және мантияның ең жоғарғы бөлігі қатты литосфераны құрайды. Бұл литосфера қатты емес, тектоникалық плиталар деп аталатын алып «тақталарға» бөлінген. Бұл плиталар жылына бірнеше сантиметр жылдамдықпен пластикалық қабат (астеносфера) бойынша баяу қозғалады.
Пластинаның қозғалысы Жердің ішіндегі жылу мантиядағы конвекциялық ағындарды тудыратындықтан орын алады. Ыстық материал көтеріледі, жоғарғы жағында салқындайды, содан кейін қайтадан төмен түседі. Бұл ағымдар плиталарды «итереді» және «тартады», бұл плита шекараларында өзара әрекеттесуді тудырады: олар бір-бірінен алшақтайды (алысады), жақындайды (конвергенцияланады) немесе бір-бірінен сырғып өтеді (өзгереді). Бұл өзара әрекеттесу көптеген жер сілкіністері мен жанартаулардың белгілі бір жерлерде шоғырлануының себебін түсіндіреді.
Вулкандар қалай пайда болады?
Жанартаулар жер бетінің астынан шыққан ыстық балқыған тау жынысы магма көтеріліп, жер қыртысындағы жарықтар арқылы шыққан кезде пайда болады. Магма үш негізгі механизм арқылы пайда болуы мүмкін:
1. Қысымның төмендеуіне байланысты балқу (декомпрессиялық балқу): мантия материалы бетіне жақындаған кезде қысым төмендеп, оның бір бөлігі еріп кеткенде пайда болады.
2. Су/ұшқыш заттардың қосылуына байланысты балқу (ағынды балқу): су және басқа да ұшқыш заттар мантияға енген кезде пайда болады, бұл тау жыныстарының балқу температурасын төмендетеді, сондықтан олар оңайырақ ериді.
3. Температураның жоғарылауына байланысты балқу (жылу беру): ыстық магма айналасындағы тау жыныстарын олардың кейбіреулері ерігенше қыздырған кезде пайда болады.
Бұл үш механизм тектоникалық плита шекарасының түрімен тығыз байланысты.
Әртүрлі шекаралардағы жанартаулар: плиталар бір-бірінен алыстаған кезде
Дивергентті шекара - екі плитаның бір-бірінен алшақтайтын аймағы. Ең танымал мысал - Орта Атлант жотасы сияқты орта мұхиттық жота. Плиталар бөлінген кезде, мантия бос орынды толтыру үшін көтеріледі. Көтерілген сайын қысым төмендейді, бұл ішінара балқуға (декомпрессиялық балқу) әкеледі. Нәтижесінде пайда болған магма әдетте базальтты, салыстырмалы түрде сұйық және жаңа мұхиттық қыртысты түзеді.
Әртүрлі шекаралардағы атқылаулар, әдетте, субдукция аймақтарындағы атқылауларға қарағанда онша жарылғыш емес. Борпылдақ базальт лавасы оңай ағады және сирек күшті түрде жарылып кетеді, дегенмен ол қауіпті болып қала береді, әсіресе елді мекендердің жанында болса (мысалы, мұхиттың орта жотасының басында орналасқан және ыстық нүкте болып табылатын Исландияда).
Мұхиттардан басқа, құрлықта рифттер түрінде де дивергентті шекаралар пайда болуы мүмкін, мысалы, Шығыс Африка рифт жүйесі. Егер рифт өсе берсе, құрлық бөлініп, геологиялық уақыт шкалаларында жаңа мұхит пайда болуы мүмкін.
Конвергентті шекаралардағы жанартаулар: магма фабрикасы ретіндегі субдукция
Конвергентті шекара - екі плитаның бір-біріне қарай жылжитын аймағы. Егер бір плита тығызырақ және салқынырақ болса, ол екіншісінің астына батып кетеді. Бұл субдукция аймақтары әлемдегі ең белсенді және қауіпті жанартаулар орналасқан жер.
Мұхиттық плиталар мантияға батып бара жатқанда, олар су құрамдас минералдар мен шөгінділерді тасымалдайды. Белгілі бір тереңдікте су мен ұшпа заттар мантияның үстіңгі қабатына шығарылады. Судың болуы мантия жыныстарының балқу температурасын төмендетеді, бұл флюсті балқуға әкеледі. Нәтижесінде пайда болған магма қалыңырақ (андезиттен риолитке дейін) және газға бай болады, бұл жарылғыш атқылауларға әкеледі. Бұл Тынық мұхиты от сақинасы бойындағы көптеген жанартаулардың жиі қатты атқылауының себебін түсіндіреді.
Индонезия осы процестің қалыптасқан аймағының айқын мысалы болып табылады. Еуразия плитасының астына енетін Үнді-Австралия плитасы Суматра, Ява, Бали және Нуса Тенгара жанартау доғасын құрайды. Шығыста плиталардың өзара әрекеттесуі күрделене түседі, оған Тынық мұхиты плитасы және әртүрлі микроплиталар қатысады, бұл жоғары сейсмикалық және жанартаулық белсенділікке әкеледі.
Мұхит-континенттік субдукциядан басқа, Жапония мен Филиппиндердегідей аралдық доғаларды құрайтын мұхит-мұхиттық субдукция да бар. Сонымен қатар, құрлық-континенттік соқтығысулар (мысалы, Үндістан мен Еуразия Гималайды құрады) негізінен таулар мен жер сілкіністерін тудырады, бірақ жанартаулар салыстырмалы түрде аз, себебі еруді тудыратын су тасымалдайтын оңай батып кететін мұхиттық плиталар жоқ.
Шекараны түрлендіру: көптеген жер сілкінісі, аз жанартаулар
Трансформация шекаралары - екі плитаның бір-бірінен сырғанап өтетін аймақтары. Жиі талқыланатын мысал - Калифорниядағы Сан-Андреас жарықшағы. Бұл шекараларда үйкеліс пен жарықшақтар жер сілкіністерін тудырады, бірақ әдетте магманың пайда болуы үшін тамаша жағдайлар жасамайды, сондықтан жанартаулар салыстырмалы түрде сирек кездеседі. Дегенмен, кейбір жерлерде трансформациялық жарықшақтар басқа плиталар шекараларына жақын болса немесе магманың көтерілуіне ықпал ететін жарықтар жасаса, жанартаулық белсенділікпен байланысты болуы мүмкін.
Ыстық нүкте: әрқашан плита шекарасымен жүрмейтін жанартау
Көптеген жанартаулар плиталар шекарасында орналасқанымен, маңызды ерекшеліктер бар: ыстық нүктелер. Ыстық нүктелер - мантиядан шыққан ыстық материал лайм ретінде көтеріліп, литосфераның үстіңгі қабатын балқытатын аймақтар. Плиталар салыстырмалы түрде қозғалмайтын ыстық нүктелердің үстінен қозғалған кезде, ұзын, «із» тәрізді жанартаулар тізбегі пайда болады.
Классикалық мысал ретінде Гавай аралдарын айтуға болады. Белсенді жанартаулар ыстық нүктенің үстінде орналасқан, ал ескі аралдар Тынық мұхиты плитасы бойымен жылжуына байланысты одан да алыс орналасқан. Ыстық нүктелер континентальды плиталардың астында да пайда болуы мүмкін, мысалы, Йеллоустон (АҚШ) плита шекарасында орналаспаса да, үлкен атқылауларды тудыруы мүмкін.
Ыстық нүктелер ғалымдарға плиталардың қозғалыс бағыты мен жылдамдығын түсінуге көмектеседі. Ыстық нүктелер тізбегі бойындағы жанартаулардың жас іздерін миллиондаған жылдар бойы плиталардың қозғалысының «жазбасы» ретінде пайдалануға болады.
Неліктен бұл байланысты түсіну маңызды?
Жанартаулар мен плиталар тектоникасы арасындағы байланыс тек академиялық тақырып емес, сонымен қатар қауіпсіздік пен аймақтық жоспарлауға тікелей әсер етеді. Плиталар шекараларының түрлерін түсіну арқылы сарапшылар келесіні болжай алады:
– Болуы мүмкін атқылау түрі (эффузиялық немесе жарылғыш),
– Негізгі қауіптер (лава ағындары, ыстық бұлттар, лахарлар, күл жаңбыры),
– Жанартаулардың таралу заңдылықтары және жаңа атқылау орталықтарының пайда болу мүмкіндігі,
– Пластиналардың қозғалысына байланысты жер сілкіністерімен байланысы.
Индонезия сияқты аймақтарда бұл білім апаттардың алдын алу үшін өте маңызды. Субдукция аймақтарын картаға түсіру, сейсмикалық белсенділікті, жер бедерінің деформациясын және жанартау газдарын бақылау ерте ескерту жүйесінің бөлігі болып табылады. Қауымдастықтар да апаттар туралы білім беруден пайда көреді, бұл оларға жанартау белсенділігінің артуына тиісті түрде жауап беруге мүмкіндік береді.
Қорытынды
Жанартаулар мен плиталардың тектоникасы тығыз байланысты, себебі плиталардың қозғалысы магманың пайда болуына ықпал ететін жағдайлар жасайды. Дивергентті шекараларда магма мантия көтерілген сайын қысымның төмендеуіне байланысты пайда болады. Конвергентті шекараларда, әсіресе субдукция аймақтарында, магма су мен ұшпа заттар тау жыныстарының балқу температурасын төмендететіндіктен пайда болады, бұл көбінесе жанартау доғаларын құрайтын жарылғыш жанартаулардың пайда болуына әкеледі. Екінші жағынан, трансформация шекаралары жанартауларға қарағанда көбірек жер сілкінісін тудырады. Сонымен қатар, ыстық нүктелер жанартау белсенділігі плиталар шекараларынан алыс жерлерде де болуы мүмкін екенін көрсетеді.
Бұл байланысты түсіну бізге Жердің «қауіп картасын» түсіндіруге, кейбір аймақтарда неге соншалықты көп жанартаулардың бар екенін түсіндіруге және апаттардың алдын алу жұмыстарын күшейтуге көмектеседі. Осылайша, плиталық тектоника ғылымы планета динамикасын түсіндіріп қана қоймай, сонымен қатар жанартау атқылауына бейім аймақтарда адам өмірін қорғау үшін маңызды негіз болып табылады.
