Откуда берется лава Мауна-Лоа и почему вулканы Гавайев отличаются от большинства

В ноябре 2022 года мир стал свидетелем величественного пробуждения Мауна-Лоа — самого большого действующего вулкана на Земле, расположенного на Гавайях. Это извержение, первое за последние почти 40 лет, не только привлекло внимание общественности своим впечатляющим зрелищем, но и вызвало интерес у научного сообщества. Гавайские вулканы, включая Мауна-Лоа, обладают уникальными особенностями, которые отличают их от большинства других вулканов мира. В этой статье мы исследуем, откуда именно берется магма для мощных извержений Мауна-Лоа и почему гавайские вулканы занимают особое место в изучении вулканических процессов.

Откуда берется выход магмы на Мауна-Лоа?

Магма, извергаемая Мауна-Лоа, начинает свой путь из магматических камер, находящихся на глубине от 2 до 40 километров под земной поверхностью. Эти камеры служат лишь временными резервуарами для магмы и газов. Однако истинное начало пути магмы гораздо глубже.

Исследования показывают, что первоисточник магмы Мауна-Лоа находится в мантии Земли, возможно, на глубине более 1000 километров. Некоторые ученые даже предполагают, что магма поднимается из глубины в 2900 километров, где мантия соприкасается с ядром Земли. Земная кора состоит из тектонических плит, которые медленно перемещаются примерно с той же скоростью, что и рост человеческого ногтя. Вулканы обычно возникают там, где эти плиты либо расходятся, либо одна плита поддвигается под другую. Однако, как в случае с гавайскими вулканами, они также могут возникать в середине тектонических плит, как на Тихоокеанской плите.

Тихоокеанская плита, состоящая из земной коры и мантии, имеет трещины в различных местах из-за своего северо-западного движения. Под Гавайями магма поднимается вверх через эти трещины, питая различные вулканы на поверхности. Аналогичный процесс наблюдается в вулкане Халеакала на Мауи, который извергался последний раз около 250 лет назад.

Это глубинное происхождение и уникальная геодинамика делают вулканы Гавайев особенным явлением, открывая новые перспективы для изучения вулканических процессов и структуры нашей планеты.

Как расплавленная порода перемещается из глубины мантии Земли и что такое мантийный шлейф?

Согласно научным исследованиям, мантия Земли неоднородна и состоит из различных типов пород, каждая из которых плавится при своей температуре. В некоторых частях мантии порода остается твердой, в то время как в других она начинает плавиться.

Этот процесс частичного плавления делает породу более легкой, заставляя ее подниматься к поверхности Земли. Такое движение породы вверх и создает мантийный плюм. По мере подъема уменьшается давление на породу, что способствует ее дальнейшему плавлению. В конечном итоге расплавленная порода собирается в магматической камере. Если на поверхности есть достаточно большое отверстие и в магматической камере скопилось много вулканических газов, магма вырывается наружу, вызывая вулканическое извержение.

С помощью сейсмического имиджинга было установлено, что мантийный плюм под Гавайями исходит из глубоких слоев мантии. Однако путь этого плюма не является прямолинейным. Он проходит через изгибы и повороты: изначально направляясь с юго-востока, он затем поворачивает к западу от Гавайев, поднимаясь к более мелким слоям мантии. Трещины в Тихоокеанской плите направляют магму вверх к магматической камере под островом Гавайи.

Почему на Гавайях обычно наблюдаются менее сильные извержения, чем в других местах?

Причина, по которой вулканические извержения на Гавайях обычно проходят менее драматично по сравнению с другими местами, кроется в уникальном географическом и геологическом положении островов. Гавайи расположены прямо в середине океанической плиты и являются самой изолированной вулканической горячей точкой на Земле, находясь вдали от границ тектонических плит.

Особенностью океанической магмы, поднимающейся под Гавайями, является ее отличие от континентальной магмы как по химическому составу, так и по физическим свойствам. Океаническая магма более текучая, что облегчает ее подъем и уменьшает вероятность засорения вулканических вентилей. Это, в свою очередь, снижает риск взрывного вулканизма, характерного для других регионов, где магма имеет более вязкую структуру и склонна к затвердеванию в каналах подъема.

Как ученые следят за процессами под земной поверхностью

Ученые используют множество различных инструментов для мониторинга вулканической активности и понимания процессов, происходящих под поверхностью земли.

Один из наиболее простых для понимания инструментов — это GPS. Но ученые используют GPS не так, как в повседневной жизни. Этот метод позволяет обнаруживать минимальные перемещения поверхности земли на несколько сантиметров. На вулканах любое восходящее движение, зафиксированное с помощью GPS, указывает на то, что что-то толкает изнутри.

Еще более чувствительными являются наклономеры, которые по сути работают так же, как уровни, используемые при вешании картин. Любое изменение наклона на склоне вулкана свидетельствует о том, что вулкан «дышит» из-за движения магмы внизу. Очень важным инструментом является мониторинг сейсмической активности.

Вулканы, подобные гавайским, контролируются с помощью обширной сети сейсмографов. Любое движение магмы внизу вызывает толчки, которые регистрируются сейсмометрами. За несколько недель до извержения Мауна-Лоа ученые заметили, что толчки исходят из все более мелких слоев, что указывало на подъем магмы и приближение извержения. Это позволило ученым предупредить общественность.

Другие методы мониторинга вулканической активности включают химический анализ газов, выходящих через фумаролы — отверстия или трещины, через которые выходят вулканические газы. Если состав газов меняется или активность увеличивается, это является ясным признаком изменений в вулкане.

В вулканы Гавайев, включая Мауна-Лоа, представляют собой уникальные геологические образования, обусловленные их расположением над горячей точкой в мантии Земли. Отличительная особенность этих вулканов заключается в их спокойных извержениях с текучей лавой, что делает их отличным объектом для изучения вулканических процессов. Эти вулканы не только важны для понимания динамики земной мантии, но и являются ключевыми для оценки вулканических рисков и планирования мер безопасности на населенных островах.