Как образуются острова в океане: механизмы возникновения и особенности вулканических островов

Однажды утром моряки видят там, где вчера была только вода, темный берег и столб пара. Так океан показывает редкий момент рождения новой суши. Иногда она вырастает за несколько недель, иногда поднимается со дна сотни тысяч лет. Один участок складывается из лавы, другой отделяется от материка, третий строят крошечные коралловые полипы. Песчаные косы и речные наносы тоже способны стать самостоятельной землей среди воды.

Вулкан оставляет черные пляжи и кратеры, движение земной коры поднимает над морем хребты, кораллы создают кольца с лагунами. Происхождение суши геологи определяют по ее рельефу и породам: от древнего основания до молодых отложений.

Большинство вулканических островов начинается с трещины на морском дне. Из глубин Земли к ней поднимается магма — расплавленная порода, насыщенная газами. Пока расплав находится под поверхностью, его называют магмой; после выхода наружу — лавой. У базальтовой лавы температура часто достигает 1100–1200 °C, но холодная морская вода быстро охлаждает ее внешнюю оболочку.

Под водой поверхность лавы застывает, а горячий расплав прорывается дальше округлыми глыбами. Их называют подушечными лавами. Новые порции накрывают старые, и вокруг жерла — отверстия, через которое выходит магма, — растет подводная гора.

Чем ближе вершина к поверхности, тем заметнее меняется извержение. На большой глубине давление воды сдерживает расширение вулканических газов. На мелководье давление слабее: вода соприкасается с раскаленным расплавом, мгновенно превращается в пар, дробит лаву и выбрасывает над морем пепел. Именно в этот момент над волнами может показаться первая темная кромка.

Рождение участка суши проходит несколько этапов:

• магма поднимается по трещинам в земной коре и выходит на океанское дно;
• потоки лавы и обломки породы постепенно наращивают подводную гору;
• вершина достигает мелководья, где взрывы пара становятся сильнее;
• пепел, камни и лава образуют берег выше уровня прилива;
• следующие потоки уплотняют постройку и расширяют ее площадь.

Первая поверхность обычно выглядит непрочной: рыхлый пепел легко размывают прибой и дождь. Если извержение быстро заканчивается, волны могут убрать новую сушу за несколько месяцев. Если сверху ложатся плотные потоки лавы, шансы на долгую жизнь растут.

Даже соседние острова могут иметь разную историю. Один вырастает над вулканом, другой остается вершиной затопленного рельефа, третий возникает из песка на мелководье.

Основных механизмов несколько:

• тектоническое поднятие. Земная кора разбита на огромные плиты, которые медленно движутся. На их границах породы сжимаются, изгибаются и поднимают часть морского дна над водой;
• отделение от материка. Разломы и растяжение коры могут отрезать фрагмент суши. Так появляются материковые острова, сложенные теми же древними породами, что и соседний берег;
• накопление наносов. Реки несут песок, ил и глину, течения перераспределяют материал вдоль берега. Постепенно формируются косы, дюны и низкие участки суши;
• работа живых организмов. В теплых морях коралловые полипы строят известковые скелеты, из которых за тысячи поколений вырастают рифы и атоллы.

«Тектонический» означает связанный с движением и деформацией земной коры. «Седиментация» — оседание и накопление песка, ила и обломков раковин.

Коралл похож на ветвистый камень, но его создают живые существа. Коралловые полипы — небольшие морские животные — образуют колонии и строят твердые известковые скелеты. Риф растет там, где вода теплая, прозрачная и достаточно мелкая для света.

История атолла нередко начинается у вулканического берега. Сначала вокруг него появляется окаймляющий риф. Затем вулканическая постройка остывает, медленно проседает и разрушается, а кораллы продолжают тянуться вверх. Между берегом и рифом возникает лагуна. Когда прежняя суша скрывается под водой, остается кольцо рифов и низких песчаных участков с лагуной посередине — это и есть атолл. Весь путь может занять до 30 миллионов лет.

С первой минуты новую землю разбирают волны, ветер и ливни. Особенно быстро исчезает туф — порода из спрессованного вулканического пепла. Прибой вытачивает в нем арки, обрывы и бухты. Плотный базальт сопротивляется дольше, хотя со временем тоже трескается.

На судьбу новой суши влияют:

• продолжительность извержения и общий объем поступившей лавы;
• состав пород: рыхлый пепел размывается быстрее плотных лавовых потоков;
• высота берега над приливом и сила океанских волн;
• опускание морского дна или, напротив, его тектоническое поднятие;
• появление растений, чьи корни удерживают почву на склонах;
• повторные извержения, способные восстановить разрушенную береговую линию.

Первые следы жизни тоже меняют пейзаж. На остывшей породе закрепляются микроорганизмы и лишайники, ветер и течения приносят семена, морские птицы — органический материал. Постепенно в трещинах возникает почва, появляются травы, а их корни сдерживают мелкие частицы. Голая вулканическая поверхность начинает превращаться в экосистему.

Показательная история произошла у архипелага Тонга. В 2014–2015 годах извержение соединило небольшие участки Хунга-Тонга и Хунга-Хаапай новой перемычкой. В январе 2022 года мощный взрыв разрушил большую часть образовавшейся суши. Один вулкан за несколько лет успел выступить в двух ролях — строителя и разрушителя.

Вес вулканической горы прогибает океаническую кору, а движение плиты уносит ее от источника магмы. Подача расплава прекращается. Склоны режут реки, штормы отступают вглубь берега.

На Гавайях этот процесс хорошо виден как последовательность возрастов. Над горячей точкой — устойчивым участком, откуда магма поднимается к поверхности, — рождается вулкан. Тихоокеанская плита движется, уносит его в сторону, а над источником начинает расти следующая гора. Так формируется цепочка островов и подводных вершин.

Молодой подводный вулкан Камаэуаканалоа, прежде известный как Лоихи, поднимается примерно на три километра от океанского дна, но его вершину пока отделяет от поверхности около километра.

Когда вулканическая постройка опускается и разрушается, она снова может стать подводной горой. В тропиках над ней иногда остается коралловое кольцо.

Вулканические острова возникают в трех геологических обстановках. Над горячими точками выросли Гавайи и Канары, на границе расходящихся плит — Исландия. Там, где одна плита уходит под другую, появились дуги Японии, Алеутов и Курил. Дуга — цепь островов, повторяющая изгиб границы плит.

Эти примеры показывают разные этапы одной большой истории:

• Гавайи — цепочка, где возраст островов увеличивается по мере удаления от горячей точки;
• Исландия — часть Срединно-Атлантического хребта, поднявшаяся над водой на границе расходящихся плит;
• Нисиносима — редкая возможность наблюдать, как извержения XXI века расширяют берег;
• Курилы — дуга между Камчаткой и Хоккайдо с действующими вулканами, кальдерами и термальными источниками;
• Командоры — вершины древнего подводного вулканического хребта, где современного наземного вулканизма уже нет.

Курильская гряда протянулась между Камчаткой и Хоккайдо на 1200 километров. Восточнее лежит Курило-Камчатский желоб — длинная впадина, где Тихоокеанская плита погружается под Охотскую плиту. Над этой зоной магма поднимается к поверхности.

Здесь легко увидеть, как геология превращается в пейзаж. На Онекотане конус Креницына поднимается из озера внутри древней кальдеры. Кальдера — широкая котловина, оставшаяся после обрушения верхней части вулкана. На Итурупе светлые туфовые скалы соседствуют с черным песком, а на Симушире море заполнило кальдеру и создало почти круглую бухту Броутона.

Командорские острова продолжают Алеутскую дугу на западе. Национальный парк описывает их как вершины подводного вулканического хребта. Архипелаг сложился во время ранних фаз кайнозойского вулканизма — то есть в геологическую эру, начавшуюся около 66 миллионов лет назад и продолжающуюся сегодня.

За миллионы лет исходный вулканический рельеф переработали реки, лед, ветер и прибой. На островах Беринга и Медном появились крутые мысы, водопады, узкие долины и скальные берега. Поэтому Командоры рассказывают не о рождении новой суши, а о ее долгой жизни после окончания извержений.

Познакомиться с вулканическими архипелагами на восточной окраине России приглашает Vasta Expeditions. Морская экспедиция «Открытие Командорских островов» знакомит с древним вулканическим рельефом Командор, скалистыми берегами и природой северной части Тихого океана. Другой экспедиционный морской круиз — «Курилы. Тайны вулканов» открывает кальдеры, вулканические бухты, горячие источники и островные хребты Курильской гряды.