Врската помеѓу вулканите и тектониката на плочите
Вулканите се еден од највпечатливите природни феномени на Земјата. Нивните ерупции можат да создадат нови копнени маси, да ја збогатат почвата, па дури и да предизвикаат катастрофални настани. Но, вулканите не се појавуваат случајно. Ако ги мапираме локациите на активните вулкани во светот, се појавува јасен образец: многу од нив лежат по границите на тектонските плочи. Оваа врска не е случајна, туку е директен резултат на начинот на кој Земјата ја ослободува својата внатрешна топлина преку движење на плочите и формирање на магма.
Разбирање на тектонските плочи и структурата на Земјата
Земјата е составена од неколку слоеви. Најнадворешната е релативно тенка кора, под која се наоѓа мантија, потоа надворешното јадро и внатрешното јадро. Кората и најгорниот дел од мантијата ја формираат цврстата литосфера. Оваа литосфера не е цврста, туку е поделена на џиновски „штици“ наречени тектонски плочи. Овие плочи се движат бавно преку попластичен слој (астеносферата) со брзина од неколку сантиметри годишно.
Движењето на плочите се случува затоа што топлината од внатрешноста на Земјата предизвикува конвекциски струи во мантија. Топлиот материјал се крева, се лади на врвот, а потоа повторно тоне надолу. Овие струи ги „туркаат“ и „влечат“ плочите, предизвикувајќи интеракции на границите на плочите: тие се оддалечуваат (разделуваат), се приближуваат (конвергираат) или се лизгаат една покрај друга (трансформираат). Оваа интеракција објаснува зошто многу земјотреси и вулкани се концентрирани на одредени локации.
Како се формираат вулканите?
Вулканите се формираат кога магмата - жешка стопена карпа од под површината - се издига и излегува низ пукнатините во кората. Магмата може да се формира преку три главни механизми:
1. Топење поради намален притисок (топење при декомпресија): се јавува кога материјалот од мантија се крева поблиску до површината, така што притисокот паѓа и дел од него се топи.
2. Топење поради додавање на вода/испарливи материи (топење со флукс): се јавува кога водата и другите испарливи супстанции влегуваат во мантија, намалувајќи ја точката на топење на карпите, така што тие полесно се топат.
3. Топење поради зголемена температура (пренос на топлина): се јавува кога жешката магма ги загрева околните карпи сè додека дел од нив не се стопи.
Овие три механизми се тесно поврзани со видот на границата на тектонските плочи што се јавува.
Вулкани на дивергентни граници: кога плочите се оддалечуваат
Дивергентна граница е регион каде што две плочи се оддалечуваат. Најпознат пример е средноокеанскиот гребен, како што е Средноатлантскиот гребен. Кога плочите се одвојуваат, мантија се крева за да ја пополни празнината. Како што се крева, притисокот се намалува, што доведува до делумно топење (топење на декомпресија). Резултирачката магма е обично базалтна, релативно течна и формира нова океанска кора.
Ерупциите на дивергентните граници се генерално помалку експлозивни од оние во зоните на субдукција. Лабавата базалтна лава тече полесно и ретко експлодира насилно, иако останува опасна, особено ако се случи во близина на населени места (на пример, во Исланд, кој се наоѓа на врвот на средноокеанскиот гребен и е жариште).
Освен океаните, дивергентни граници можат да се појават и на копно во форма на раседи, на пример, Источноафриканскиот Раседен Систем. Ако раседот продолжи да расте, копнената маса може да се подели, формирајќи нов океан во геолошки временски рамки.
Вулкани на конвергентни граници: субдукција како фабрика за магма
Конвергентна граница е област каде што две плочи се движат една кон друга. Ако едната плоча е погуста и постудена, таа има тенденција да се субдуктира под другата. Овие зони на субдукција се местото каде што се наоѓаат најактивните и најопасните вулкани во светот.
Како што океанските плочи се потопуваат во мантија, тие носат минерали и седименти што содржат вода. На одредени длабочини, водата и испарливите материи се ослободуваат во прекривката. Присуството на вода ја намалува точката на топење на мантиските карпи, што доведува до топење на флуксот. Резултирачката магма има тенденција да биде погуста (андезитна до риолитска) и побогата со гас, што доведува до поексплозивни ерупции. Ова објаснува зошто многу вулкани долж Тихоокеанскиот Огнен Прстен често еруптираат насилно.
Индонезија е одличен пример за регион обликуван од овој процес. Индо-австралиската плоча, субдуктирајќи се под Евроазиската плоча, го формира вулканскиот лак на Суматра, Јава, Бали и Нуса Тенгара. На исток, интеракциите на плочите стануваат посложени, вклучувајќи ја Тихоокеанската плоча и разни микроплочки, што резултира со висока сеизмичка и вулканска активност.
Покрај океанско-континенталната субдукција, постои и океанско-океанска субдукција што формира островски лакови како оние во Јапонија и Филипините. Во меѓувреме, судирите меѓу континентите (на пример, Индија и Евроазија ги формираат Хималаите) претежно предизвикуваат планини и земјотреси, но релативно малку вулкани, бидејќи нема лесно субдуктивни океански плочи што носат вода за да предизвикаат топење.
Трансформативна граница: многу земјотреси, малку вулкани
Трансформативните граници се области каде што две плочи се лизгаат една покрај друга. Често дискутиран пример е раседот Сан Андреас во Калифорнија. На овие граници, триењето и раседувањето предизвикуваат земјотреси, но генерално не создаваат идеални услови за формирање на магма, па затоа вулканите се релативно ретки. Сепак, на некои локации, трансформативните раседи можат да бидат поврзани со вулканска активност ако се блиску до други граници на плочите или создаваат пукнатини што го олеснуваат издигнувањето на магмата.
Жариште: вулкан кој не секогаш ја следи границата на плочите
Иако многу вулкани се наоѓаат на границите на плочите, постојат важни исклучоци: жаришта. Жариштата се области каде што жешкиот материјал од мантија се издига како перјаница и ја топи литосферата што се наоѓа над неа. Како што плочите се движат над релативно фиксните жаришта, се формира долг, „трага“-сличен синџир од вулкани.
Класичен пример се Хавајските острови. Активните вулкани се наоѓаат над жариштето, додека постарите острови се подалеку поради лебдењето по Тихоокеанската плоча. Жариштата можат да се појават и под континенталните плочи, како што е Јелоустоун (САД), кој има потенцијал да предизвика големи ерупции иако не се наоѓа на границата на плочите.
Жариштата им помагаат на научниците да ја разберат насоката и брзината на движењето на плочите. Трагите од староста на вулканите долж синџирот на жаришта можат да се користат како „запис“ за движењето на плочите во текот на милиони години.
Зошто е важно да се разбере оваа врска?
Врската помеѓу вулканите и тектониката на плочите не е само академска тема, туку има директни импликации за безбедноста и регионалното планирање. Со разбирање на видовите граници на плочите, експертите можат да предвидат:
– Видот на ерупција што може да се случи (ефузивна или експлозивна),
– Главни опасности (лавини, жешки облаци, лахари, дожд од пепел),
– Модели на дистрибуција на вулкани и потенцијал за појава на нови центри на ерупција,
– Врската со земјотресите поради движењата на плочите.
Во региони како Индонезија, ова знаење е клучно за ублажување на катастрофите. Мапирањето на субдукциските зони, следењето на сеизмичката активност, деформацијата на земјиштето и вулканските гасови се дел од системот за рано предупредување. Заедниците, исто така, имаат корист од едукацијата за катастрофи, што им овозможува соодветно да реагираат на зголемената вулканска активност.
Заклучок
Вулканите и тектониката на плочите се тесно поврзани бидејќи движењето на плочите создава услови што го поттикнуваат формирањето на магма. На дивергентните граници, магмата се формира поради намален притисок како што се крева мантија. На конвергентните граници, особено зоните на субдукција, магмата се формира бидејќи водата и испарливите материи ја намалуваат точката на топење на карпите, што резултира со експлозивни вулкани кои често формираат вулкански лакови. Трансформативните граници, од друга страна, предизвикуваат повеќе земјотреси од вулканите. Понатаму, жариштата покажуваат дека вулканската активност може да се појави и далеку од границите на плочите.
Разбирањето на овој однос ни помага да ја протолкуваме „мапата на опасности“ на Земјата, објаснува зошто одредени региони имаат толку многу вулкани и ги зајакнува напорите за ублажување на катастрофите. Така, науката за тектониката на плочите не само што ја објаснува планетарната динамика, туку и обезбедува клучна основа за заштита на човечкиот живот во областите склони кон вулканизам.
