Подводный вулкан

Подводные вулканы - это подводные жерла или трещины на поверхности Земли , из которых может извергаться магма . Многие подводные вулканы расположены вблизи областей формирования тектонических плит , известных как срединно-океанические хребты . По оценкам, только вулканы на срединно-океанических хребтах производят 75% магмы на Земле. [1] Вулканическая активность в эпоху голоцена была зарегистрирована только на 119 подводных вулканах, но на дне океана может быть более одного миллиона геологически молодых подводных вулканов. [2] [3] Хотя большинство подводных вулканов расположены в глубинах морей иокеаны , некоторые также существуют на мелководье, и они могут выбрасывать материал в атмосферу во время извержения . Подводный вулкан Kolumbo в Эгейском море был обнаружен в 1650 году, когда он извергался, убив 70 человек на соседнем острове Санторини . Общее количество подводных вулканов оценивается в более чем 1 миллион (большинство из них сейчас потухшие), из которых около 75 000 возвышаются более чем на 1 км над морским дном . [1]

Схема подводного извержения.
1. Облако водяного пара
2. Вода
3. Слой
4. Лавовый поток
5. Магматический канал
6. Магматический очаг
7. Дайка
8. Подушечная лава
Подушка лава образована подводным вулканом
"> Файл: Ex1402-dive12.webmВоспроизвести медиа
Видео разведки NOAA, показывающее остатки подводных смолистых вулканов.
Круглые шлейфы от извержения подводной лодки у Тонги

Гидротермальные источники , места высокой биологической активности, обычно встречаются возле подводных вулканов.

Присутствие воды может значительно изменить характеристики извержения вулкана и извержения подводных вулканов по сравнению с вулканами на суше.

Например, вода заставляет магму остывать и затвердевать намного быстрее, чем при извержении на Земле, часто превращая ее в вулканическое стекло . Формы и текстуры лавы, образованной подводными вулканами, отличаются от лавы, извергающейся на суше. При контакте с водой вокруг лавы образуется твердая корка. Продвигающаяся лава течет в эту кору, образуя то, что известно как подушечная лава .

Ниже глубины океана около 2200 м, где давление превышает критическое давление воды (22,06 МПа или около 218 атмосфер для чистой воды), она больше не может кипеть; он становится сверхкритической жидкостью . Без звуков кипения глубоководные вулканы трудно обнаружить на больших расстояниях с помощью гидрофонов . [ необходима цитата ]

Повышение критической температуры и давления в растворах солей, которые обычно присутствуют в морской воде. Ожидается, что состав водного раствора вблизи горячего базальта, циркулирующего в каналах горячих пород, будет отличаться от состава основной воды (т. Е. Морской воды вдали от горячих поверхностей). По одной оценке, критическая точка составляет 407 ° C и 29,9 МПа, а состав раствора соответствует примерно 3,2% NaCl. [4]

Ученым еще многое предстоит узнать о местонахождении и активности подводных вулканов. В первые два десятилетия этого века Управление океанических исследований NOAA финансировало исследования подводных вулканов, при этом особого внимания заслуживают миссии «Огненное кольцо» к Марианской дуге в Тихом океане. Используя дистанционно управляемые аппараты (ROV), ученые изучали подводные извержения, пруды с расплавленной серой , дымовые трубы черного курильщика и даже морскую жизнь, адаптированную к этой глубокой жаркой среде.

Исследования с ROV KAIKO у побережья Гавайев показали, что потоки лавы пахоехо происходят под водой, а степень наклона подводной местности и скорость подачи лавы определяют форму образовавшихся лепестков. [5]

В августе 2019 года средства массовой информации сообщили о большом пемзовом плоте, плавающем в южной части Тихого океана между Фиджи и Тонгой. [6] Последующие научные исследования показали, что пемзовый плот образовался в результате извержения близлежащего подводного вулкана, который непосредственно наблюдался как вулканический шлейф на спутниковых снимках. [7] Это открытие поможет ученым лучше прогнозировать предвестники подводного извержения, такие как низкочастотные землетрясения или данные гидрофонов , с помощью машинного обучения . [7]

Многие подводные вулканы представляют собой подводные горы , как правило, потухшие вулканы , резко поднимающиеся с морского дна на глубину 1000-4000 метров. Они определяются океанологов как независимые функции , которые поднимаются по крайней мере 1000 метров над морским дном. Пики часто находятся на глубине от сотен до тысяч метров под поверхностью, и поэтому считаются находящимися в глубоком море . [8] По оценкам, в мире насчитывается 30 000 подводных гор, и лишь некоторые из них были изучены. [ необходима цитата ] Однако некоторые подводные горы также необычны. Например, в то время как вершины подводных гор обычно находятся на сотни метров ниже уровня моря, подводная гора Боуи в канадских водах Тихого океана поднимается с глубины около 3000 метров до 24 метров от поверхности моря. [ необходима цитата ]

Самый глубокий из когда-либо снятых подводных вулканов, Западная Мата , май 2009 г. [9]

Есть два типа извержений подводных лодок: один создается медленным выбросом и лопанием больших пузырей лавы, а другой - быстрым взрывом пузырьков газа. Лава может воздействовать на морских животных и экосистемы иначе, чем газ, поэтому важно уметь различать эти два явления.

Ученым удалось связать звуки с изображениями при обоих типах извержений. В 2009 году видеокамера и гидрофон плавали на 1200 метров ниже уровня моря в Тихом океане недалеко от Самоа, наблюдая и слушая извержение вулкана Западная Мата несколькими способами. Объединение видео и аудио позволило исследователям изучить звуки, издаваемые медленным взрывом лавы, и различные звуки, производимые сотнями пузырьков газа. [10] [11]

  • Список подводных вулканов

  1. ^ a b Мартин Р. Спейт, Питер А. Хендерсон, «Морская экология: концепции и приложения», John Wiley & Sons, 2013. ISBN  978-1-4051-2699-1 .
  2. ^ Венцке, Э., изд. (2013). «Список вулканов голоцена» . Глобальная программа вулканизма « Вулканы мира» (версия 4.9.1) . Смитсоновский институт . Дата обращения 18 ноября 2020 .
  3. ^ Венцке, Э., изд. (2013). «Сколько здесь действующих вулканов?» . Глобальная программа вулканизма « Вулканы мира» (версия 4.9.1) . Смитсоновский институт . Дата обращения 18 ноября 2020 .
  4. ^ Майкл EQ Пилсон, «Введение в химию моря», 2-е издание. Издательство Кембриджского университета, 2013.
  5. ^ Умино, Сусуму; Липман, Питер В .; Обата, Суми (2000-06-01). «Лепестки подводного потока лавы, наблюдаемые на подводном аппарате KAIKO у берегов Гавайев» . Геология . 28 (6): 503–506. DOI : 10.1130 / 0091-7613 (2000) 028 <0503: slfloo> 2.3.co; 2 . ISSN  0091-7613 .
  6. ^ персонал, Guardian (2019-08-25). «Массивный пемзовый« плот », обнаруженный в Тихом океане, может помочь пополнить Большой Барьерный риф» . Хранитель . Проверено 19 марта 2021 .
  7. ^ а б «Спутниковая разведка обнаруживает подводные извержения» . Эос . Проверено 19 марта 2021 .
  8. ^ Nybakken, Джеймс У. и Bertness, Марк Д., 2005. Морская биология: экологический подход. Издание шестое. Бенджамин Каммингс, Сан-Франциско
  9. ^ «Ученые обнаружили и изобразили взрывоопасный глубоководный вулкан» . NOAA . 2009-12-17 . Проверено 19 декабря 2009 .
  10. ^ Scientificamerican.com 2015-04-22 Подводный вулкан взрывается под наблюдением ученых
  11. ^ Дзяк, РП; Bohnenstiehl, DR; Бейкер, Э. Т; Matsumoto, H .; Caplan-Auerbach, J .; Эмбли, RW; Merle, SG; Уокер, SL; Lau, T.-K .; Чедвик, WW (2015). «Долгосрочная взрывная дегазация и селевые потоки на подводном вулкане Западная Мата» (PDF) . Письма о геофизических исследованиях . 42 (5): 1480–1487. Bibcode : 2015GeoRL..42.1480D . DOI : 10.1002 / 2014GL062603 .

  • Информация о вулканах от Института глубоководных исследований океана , Океанографического института Вудс-Хоул
  • Мир вулканов - в настоящее время поддерживается факультетом геолого-геофизических исследований Университета штата Орегон.
  • Британика - подводные вулканы
  • Геологическая служба США
  • Миссия по исследованию Кольца Огня