Тихоокеанское огненное кольцо: как устроен вулканический пояс планеты

Вдоль берегов Тихого океана тянется цепь вулканов длиной около 40 000 километров. Она проходит через горные побережья Южной и Северной Америки, Алеутские острова, Камчатку, Курилы, Японию, Филиппины и Новую Зеландию. На карте эта линия напоминает подкову, почти замкнутую вокруг крупнейшего океана Земли. Ее называют Тихоокеанским огненным кольцом.

Земная кора вместе с верхней частью мантии разделена на крупные и малые плиты. Они движутся относительно друг друга со скоростью от долей сантиметра до 15 сантиметров в год. Для повседневного наблюдения это почти неподвижность, однако за миллионы лет плиты пересекают тысячи километров, сближают материки и перестраивают океаническое дно.

По краям Тихого океана преобладают сходящиеся границы. Более тяжелая океаническая плита погружается под соседнюю плиту и постепенно уходит в мантию. Геологи называют этот процесс субдукцией. Вместе с холодной породой на глубину попадают вода и морские осадки. Они меняют условия плавления в мантии, после чего магма поднимается по трещинам и питает цепочки вулканов.

Вулканическая дуга возникает не прямо над океаническим желобом, а на некотором расстоянии от него. Поэтому на карте Курило-Камчатский желоб проходит восточнее Курил, Японский — восточнее Японских островов, а Перуанско-Чилийский вытянут вдоль подножия Анд. Желоба отмечают место погружения плиты, цепи вулканов повторяют их изгиб со стороны суши.

Название «огненное кольцо» звучит образно, но описывает реальную геологическую систему. Кольцо остается разомкнутым: у побережья Антарктиды и в южной части Тихого океана его линии расходятся. В научных публикациях встречается более точное название — Циркумтихоокеанский пояс. При этом и оно объединяет несколько самостоятельных границ плит, а не одну непрерывную структуру.

Если двигаться по карте с юга на север, первая длинная цепь вулканических областей проходит через Новую Зеландию и островные дуги Тонга и Кермадек. Далее линия поворачивает к Индонезии и Филиппинам. Здесь геологический рисунок особенно сложен: рядом сходятся Евразийская, Индо-Австралийская, Филиппинская и несколько малых плит.

От Филиппин пояс продолжается через Японские острова к Курилам и Камчатке. За Беринговым морем дугу подхватывают Алеутские острова. Затем вулканические области проходят через Аляску, Каскадные горы Канады и США, Мексику и Центральную Америку. На западе Южной Америки их продолжением становятся Анды, поднятые взаимодействием плит Наска и Южно-Американской.

Почти на всем протяжении повторяется один пространственный ритм: океанический желоб, склон материка или островная гряда, затем вулканическая цепь. Но внешне эти места мало похожи друг на друга. В Новой Зеландии среди вулканических плато лежат озера, в Японии конусы поднимаются над густонаселенными равнинами, Алеутская дуга рассыпана по холодному океану, а в Андах вулканы становятся частью высокого горного барьера.

Более половины действующих наземных вулканов планеты расположено вокруг Тихого океана. Их объединяет положение у границ плит, но форма, высота и характер активности различаются. Магма проходит через разную земную кору, меняет состав и выходит на поверхность в виде лавовых потоков, пепла, газов или горячих растворов.

Фудзияма возвышается над островом Хонсю на 3776 метров. Ее симметричный конус сложился из слоев лавы и обломочного материала, а последнее подтвержденное извержение происходило в 1707–1708 годах. На филиппинском острове Лусон похожей правильностью линий известен Майон, хотя его склоны создавались множеством последовательных извержений.

Руапеху в Новой Зеландии поднимается на 2797 метров и несет в кратере озеро. Сент-Хеленс в Каскадных горах после извержения 18 мая 1980 года потерял часть вершины, поэтому его современный силуэт открывает внутреннее строение вулканического конуса. В Мексике над центральным нагорьем стоит Попокатепетль, а в южноамериканских Андах цепочка вулканов тянется на тысячи километров через территории нескольких стран.

Вулканизм меняет острова не только во время извержений. Его следы остаются в рельефе, воде, почвах и очертаниях побережья:

• лавовые потоки застывают ступенями, туф и пемза накапливаются слоями, а провалы вершин превращаются в кальдеры, озера и бухты;
• подземное тепло питает горячие источники и прогревает реки, возле фумарол осаждаются соединения серы;
• на молодых породах сначала появляются лишайники, затем травы и леса, поэтому потоки разного возраста образуют мозаику природных участков;
• разрушенные базальты и андезиты становятся черным песком, а пемза и вулканический пепел формируют светлые обрывы. Волны открывают в береговых скалах слои древних извержений.

Плиты движутся непрерывно, но их края не всегда скользят свободно. Отдельные участки границы сцепляются, породы деформируются, напряжение растет. Когда прочность пород оказывается исчерпана, происходит смещение по разлому, а накопленная энергия расходится в виде сейсмических волн.

Курильская гряда протянулась примерно на 1200 километров от Камчатки до японского острова Хоккайдо. Ее острова занимают место, где Тихоокеанская плита движется на северо-запад и погружается под Охотскую микроплиту. На разных участках дуги скорость сближения близка к 8 сантиметрам в год. Восточнее островов дно опускается в Курило-Камчатский желоб, а с западной стороны поднимается вулканическая дуга. На Камчатке и Курилах насчитывается более 7800 вулканических построек разного возраста и типа, 68 вулканов относят к действующим, а 126 — к подводным.

На северо-востоке Кунашира поднимается Тятя — стратовулкан высотой 1822 метра, высшая точка острова и второй по высоте вулкан Курил. Его силуэт образуют два вложенных элемента: древняя вершинная кальдера шириной около двух километров и молодой центральный конус. Склоны прорезаны глубокими долинами, а верхняя часть хранит свежие вулканические отложения.

Южный конец Кунашира занимает кальдера Головнина размером около 4 × 5 километров. Внутри лежат озера Горячее и Кипящее, работают фумаролы и выходят термальные воды. Здесь вулканический рельеф читается не по высокому конусу, а по кольцу склонов, внутренним куполам, воде и участкам прогретого грунта.

Итуруп вытянут более чем на 200 километров и собран из вулканических массивов, соединенных низкими перешейками. В центральной части острова стоит вулкан Баранского высотой 1128 метров. На его склонах расположены фумарольные поля, горячие источники и ручьи, вода которых нагревается в вулканической системе.

На побережье Итурупа вулканическое прошлое приобретает другой цвет. Белые скалы сложены пористым материалом древних извержений — пемзой и туфами. Ветер и вода расчленили светлую толщу на башни, овраги и зубчатые гребни. Рядом лежит темный вулканический песок, поэтому граница пород видна особенно отчетливо.

Парамушир расположен в северной части гряды, рядом с Камчаткой. Вулканы вытянуты вдоль острова несколькими группами. На севере находится Эбеко высотой 1103 метра. Его вершину образуют три кратера; в центральном лежит озеро, а по берегам работают фумаролы. Южнее поднимается Чикурачки — самый высокий вулкан Парамушира, достигающий 1816 метров.

Симушир вытянут узкой полосой почти на 60 километров. На его северо-востоке море заполняет кальдеру Уртаман и образует бухту Броутона. Почти круглая акватория соединяется с океаном узким проходом, а окружающие склоны повторяют край древнего вулканического провала. В центральной части острова находится кальдера Заварицкого. Она состоит из трех вложенных чаш диаметром около 10, 8 и 3 километров. Самую молодую занимает озеро Бирюзовое; рядом расположены лавовые купола и небольшие конусы. Система напоминает разрез истории острова: новые структуры возникали внутри более древних, постепенно меняя первоначальный рельеф.

У каждого вулкана свой рисунок активности, поэтому наблюдения объединяют несколько методов:

• сейсмографы фиксируют движение магмы и разломы пород;
• спутники отмечают тепловые аномалии и изменения поверхности;
• наземные группы ученых измеряют температуру источников, изучают состав газов и отбирают образцы лавы, пепла и пемзы.

Возраст древних извержений определяют по слоям вулканического материала и органическим остаткам, погребенным под пеплом. Эти данные складываются в хронологию конкретного вулкана. Сравнение старых отложений с современными измерениями помогает понять, какие процессы идут под поверхностью и как менялся участок огненного кольца в прошлом.

Посетить часть Тихоокеанского огненного кольца приглашает Vasta Expeditions. Экспедиционный морской круиз «Курилы. Тайны вулканов» знакомит туристов с вулканическими горами, живописными кальдерами, горячими источниками, а также животными и птицами дальневосточных морей.