Đỉnh của miệng núi lửa West Mata phun trào năm 2009. Ảnh: NOAA
Núi lửa không phân bố đều trên khắp hành tinh mà thường xuất hiện dọc các đường đứt gãy kiến tạo. Ví dụ, cứ 3 trong số 4 núi lửa có thể tìm thấy dọc Vành đai lửa Thái Bình Dương với 10% hoạt động núi lửa trên thế giới diễn ra ở Nhật Bản. Do đó, câu hỏi không phải là "tại sao có nhiều núi lửa dưới nước" mà là "tại sao có nhiều rìa mảng kiến tạo dưới nước".
Thứ nhất, quá trình hút chìm (trong đó một mảng kiến tạo trượt dưới mảng khác khi chúng va chạm) chịu trách nhiệm cho phần lớn hoạt động núi lửa ở Vành đai lửa Thái Bình Dương, đòi hỏi sự hiện diện của nước nhằm làm mềm lớp phủ đủ để tiếp nhận mảng chìm xuống. Thứ hai, theo chu kỳ Wilson giải thích cách các siêu lục địa được tạo ra và bị phá vỡ bởi hoạt động kiến tạo, khi hai mảng tách ra, chúng sẽ hình thành một bồn địa lớn dẫn tới xuất hiện biển, ngay cả khi ban đầu chúng nối liền với một vùng đất lớn.
Về cơ bản, phần lớn mảng kiến tạo gặp nhau dưới nước vì trên thực tế, rất khó để hai mảng lục địa lớn không bị phá vỡ mà không tạo ra đại dương ở giữa. Nơi có các mảng kiến tạo di chuyển thường có núi lửa, ngay cả khi chúng nằm sâu hàng nghìn km dưới biển.
Điều gì xảy ra khi một núi lửa dưới nước phun trào?
Những núi lửa trên mặt đất thường là ngọn núi lớn với dung nham đỏ rực và bùng nổ khi hoạt động như núi Etna hoặc Rainier hoặc ít dốc hơn như ở núi lửa ở Hawai'i hoặc Iceland. Tuy nhiên, ở dưới đáy đại dương, nơi nhiệt độ thường chỉ đạt khoảng 4°C, một vụ phun trào núi lửa dưới nước rất khác biệt. Theo Trung tâm Đại dương của Viện Smithsonian, hầu hết các nhà khoa học chưa hiểu rõ hoạt động của núi lửa dưới nước vì vụ phun trào bị che khuất khỏi tầm nhìn dưới hàng nghìn mét nước.
Khi núi lửa West Mata có phần chân núi nằm ở độ sâu 3 km dưới Thái Bình Dương gần Fiji phun trào, một vệt sáng của magma nóng bị thổi vào nước trước khi lắng xuống đáy biển. Vụ phun trào giải phóng tro và đá vào nước với dung nham nóng chảy phát sáng bên dưới. Nhưng nhiều núi lửa dưới nước khác không dữ dội như vậy. Đôi khi, chỉ có những bong bóng sủi lên bề mặt đại dương nhưng dưới nước, magma vẫn chịu áp lực đè ép của hàng tấn nước đại dương khi chìm xuống đáy biển.
Điều đó có nghĩa dung nham sẽ đông đặc thành nhiều hình dạng khác biệt so với trên đất liền. Do có quá nhiều nước đè ép và làm mát, dung nham không thể bùng nổ khắp nơi như trong không khí mà đông lạnh nhanh thành thủy tinh núi lửa hoặc dung nham gối phồng. Thậm chí, dưới độ sâu khoảng 2.200 m, nơi áp suất quá lớn để nước sôi, khi nước tiếp xúc với magma nóng ở 800 độ C, nó bốc hơi ngay lập tức. Sự giãn nở nhanh thành hơi nước có thể đủ mạnh để phá vỡ dung nham. Ngược lại, khi magma tiếp xúc với nước, thay đổi nhiệt độ quá đột ngột khiến magma đông đặc ngay lập tức trong quá trình gọi là tôi (quenching).
An Khang (Theo IFL Science, New Scientist)
