Láva (Magyar)

Összetétel

A Föld kérgének szinte az összes lávájának összetételét szilikát ásványok uralják: főleg földpátok, földpathoidok, olivin, piroxének, amfibolok, micák és kvarc. Ritka nem szilikát lávák képződhetnek a nem szilikát ásványi lerakódások helyi megolvasztásával vagy a magma különálló, nem elegyedő szilikát és nem szilikát folyadék fázisokra történő szétválasztásával. az oxigén és a szilícium uralja a Föld leggyakoribb kémiai elemeit, kisebb mennyiségben alumíniumot, kalciumot, magnéziumot, vasat, nátriumot és káliumot, valamint kisebb mennyiségben sok más elemet. A petrológusok rutinszerűen fejezik ki a szilikát láva összetételét a lávában jelen lévő fő elemek (az oxigén kivételével) oxidjainak tömegében vagy moláris tömegében.

A szilikátmágák fizikai viselkedése dominál. a szilícium-dioxid-komponens által. A lávában lévő szilíciumionok négy oxigénionhoz kötődnek tetraéderes elrendezésben. Ha az olvadékban két szilíciumionhoz oxigénion kötődik, akkor ezt áthidaló oxigénként írják le, és az áthidaló oxigénionokkal összekapcsolt, sok szilíciumion csomóval vagy lánccal rendelkező lávát részben polimerizálják. Az alumínium alkálifém-oxidokkal (nátrium és kálium) kombinálva szintén hajlamos polimerizálni a lávát. Más kationok, mint például a vas-vas, a kalcium és a magnézium, sokkal gyengébben kötődnek az oxigénhez, és csökkentik a polimerizációs hajlamot. A részleges polimerizáció miatt a láva viszkózus, így a magas szilícium-dioxidot tartalmazó láva sokkal viszkózusabb, mint a kevés szilícium-dioxidot tartalmazó láva.

A szilícium-dioxidnak a viszkozitás meghatározásában betöltött szerepe és a láva számos egyéb tulajdonsága miatt (például hőmérséklete) összefüggésben van a szilícium-dioxid-tartalommal, a szilikát lávákat négy kémiai típusra osztják a szilícium-dioxid-tartalom alapján: felsic, intermedier, mafic és ultravirfic.

Felsic lava

Felsic vagy a kovasavas lávák szilícium-dioxid-tartalma meghaladja a 63% -ot. Ide tartoznak a riolit és a dacit lávák. Ilyen magas szilícium-dioxid-tartalommal ezek a lávák rendkívül viszkózusak, a forró riolit-láva 108 ° C-tól 1200 ° C-on (2190 ° F) és a 1011 cP-ig a hűvös riolit-láva 800 ° C-on (1470 ° F). Összehasonlításképpen, a víz viszkozitása körülbelül 1 cP. E nagyon magas viszkozitás miatt a felzikus lávák általában robbanásszerűen törnek ki, hogy piroklasztos (töredékes) lerakódásokat hozzanak létre. A riolit lávák azonban időnként kimerülten lávatüskéket, lávakupolákat vagy “coulees-eket” alkotnak (amelyek vastag, rövid lávafolyások). A lávák tipikusan töredezik, amikor extrudálódnak, blokk lávafolyásokat hozva létre. Ezek gyakran obszidiánokat tartalmaznak.

A felszi magmák akár 800 ° C (1470 ° F) hőmérsékleten is kitörhetnek. Szokatlanul forró (> 950 ° C; > 1740 ° F) riolit lávák azonban több tíz kilométeres távolságban is folytak, mint például az Egyesült Államok északnyugati részén található Snake River Plain.

Közepes láva

A köztes vagy andezites lávák 52–63% szilícium-dioxidot tartalmaznak, alacsonyabbak az alumíniumban és általában valamivel gazdagabbak. magnéziumban és vasban, mint a felzikus lávákban. A köztes lávák andezit kupolákat képeznek és blokkolják a lávákat, és meredek összetett vulkánokon fordulhatnak elő, például az Andokban. Ezek általában melegebbek is, 850 és 1100 ° C (1560 és 2010 ° F) között. Alacsonyabb szilícium-dioxid-tartalmuk és magasabb kitörési hőmérsékletük miatt általában sokkal kevésbé viszkózusak, tipikus viszkozitásuk 3,5 × 106 cP 1200 ° C-on (2190 ° F). Ez valamivel nagyobb, mint a sima mogyoróvaj viszkozitása. A köztes lávák nagyobb tendenciát mutatnak a fenokristályok képződésére, a magasabb vas- és magnéziumszint sötétebb alaptestként nyilvánul meg, beleértve az amfibol- vagy piroxén-fenokristályokat.

Mafic lava

szilícium-dioxid-tartalom 52–45%. Magas ferromágneses tartalmuk jellemzi őket, és általában 1100–1200 ° C (2 010–2 190 ° F) hőmérsékleten törnek ki. A viszkozitás viszonylag alacsony lehet, körülbelül 104–105 cP, bár ez még mindig sok nagyságrenddel magasabb, mint a víz. Ez a viszkozitás hasonló a ketchupéhoz. A bazalt lávák hajlamosak alacsony profilú pajzs vulkánok vagy árasztó bazaltok előállítására, mivel a folyékony láva nagy távolságokra áramlik a szellőzőből. A bazalt láva vastagsága, különösen alacsony lejtőn, sokkal nagyobb lehet, mint a mozgó láva áramlásának vastagsága, mert a bazalt láva “felfújódhat” azáltal, hogy a megszilárdult kéreg alatt lávát juttat. A legtöbb bazalt láva inkább ʻAʻā vagy pāhoehoe típusú, nem pedig blokkoló láva. A víz alatt párna lávákat alkothatnak, amelyek inkább hasonlítanak a szárazföldi entrail típusú pahoehoe lávákhoz.

Ultrahangos láva

Az ultrahangos lávák, például a komatiit és a magnézium-magmák, amelyek boninitot képeznek, a végletekig viszik a kitörések összetételét és hőmérsékletét. Valamennyi szilícium-dioxid-tartalma 45% alatt van. A komatiiták több mint 18% magnézium-oxidot tartalmaznak, és úgy gondolják, hogy 1600 ° C (2910 ° F) hőmérsékleten robbantak ki. Ezen a hőmérsékleten az ásványi vegyületek gyakorlatilag nem polimerizálódnak, ami nagyon mozgékony folyadékot eredményez. Úgy gondolják, hogy a komatiitmágmák viszkozitása 100-1000 cP-nél alacsonyabb volt, hasonlóan a könnyű motorolaj viszkozitásához. A legtöbb ultravirágos láva nem fiatalabb, mint a proterozoikum, néhány ultravirágú mágus a Közép-Amerika phanerozoicusából ismert, amelyek forró palástruhának tulajdoníthatók. Nem ismertek modern komatiita lávák, mivel a Föld köpenye túlságosan kihűlt magas magnéziummágnák előállításához.

Akalines lávák

Egyes kovasavas lávákban magasabb az alkálifém-oxid-tartalom. (nátrium és kálium), különösen a kontinentális riftelés régióiban, a mélyen szubdukált lemezeket borító területeken vagy az intraplátus hotspotokon. Szilícium-dioxid-tartalmuk az ultragyártástól (nephelinitek, basanitok és tephritek) a felsikusokig (trachiták) változhat. A köpeny nagyobb mélységében keletkezik, mint a szubalkalin magmák. Az olivin nefelinit lávák ultragyűlűek és erősen lúgosak, és úgy gondolják, hogy a Föld köpenyében sokkal mélyebben érkeznek, mint más lávák.

Nem szilíciumos lávák

Néhány szokatlan összetételű láva kitört a Föld felszínén. Ezek a következők:

• A karbonitit és a natrocarbonatite lávákat a tanzániai Ol Doinyo Lengai vulkánból ismerjük, amely egyetlen példa egy aktív karbonitra vol cano. A geológiai nyilvántartásban szereplő karbonititok jellemzően 75% -os karbonát-ásványok, kisebb mennyiségben szilícium-dioxidtal telítetlen szilikát-ásványok (például micák és olivin), apatit, magnetit és piroklór. Ez nem feltétlenül tükrözi a láva eredeti összetételét, amely tartalmazhatott nátrium-karbonátot, amelyet később hidrotermális aktivitással távolítottak el, bár a laboratóriumi kísérletek azt mutatják, hogy kalcitban gazdag magma lehetséges. A karbonitit lávák stabil izotóparányokat mutatnak, jelezve, hogy azok az erősen lúgos kovasav lávákból származnak, amelyekhez mindig társulnak, valószínűleg egy nem elegyedő fázis elválasztásával. Az Ol Doinyo Lengai natrocarbonatit lávái többnyire nátrium-karbonátból állnak, körülbelül fele annyi kalcium-karbonáttal, fele megint annyi kálium-karbonáttal, valamint kisebb mennyiségben halogenidekkel, fluoridokkal és szulfátokkal. A lávák rendkívül folyékonyak, viszkozitásuk csak kissé nagyobb, mint a víz, és nagyon hűvösek, mért hőmérsékletük 491–544 ° C (916–1 011 ° F).
• Úgy gondolják, hogy a vas-oxid lávák jelentik a vasérc forrását a svédországi Kirunában, amely a proterozoikum idején keletkezett. A pliocén korú vas-oxid lávák az El Laco vulkáni komplexumban fordulnak elő Chile – Argentína határában. A vas-oxid lávákról azt gondolják, hogy a vas-oxid-magma és a kalcium-lúgos vagy lúgos összetételű szülői magma keveredhetetlen elválasztásának eredménye.
• A kénes láva legfeljebb 250 méter hosszú és 8 méter széles a Chilei Lastarria vulkánnál. Kénlerakódások olvadásakor keletkeztek olyan alacsony hőmérsékleten, mint 113 ° C (235 ° F).

A “láva” kifejezés a Naprendszer gázóriásainak jeges szatellitjein kitörések során megolvadt “jégkeverékekre” is utalhat. (Lásd a kriovulkanizmust.

Reológia

A lávaáramlás viselkedését leginkább a láva viszkozitása határozza meg. Míg a közönséges szilikátlávák hőmérséklete körülbelül 800 ° C (1470 ° F) felzikus láváknál 1200 ° C-ig (2190 ° F) mafic láváknál, ugyanazon lávák viszkozitása hét nagyságrend felett mozog, a mafic láva 104 cP-től a felsikus mágusok 1011 cP-ig. többnyire összetétele határozza meg, de függ a hőmérséklettől is. A felsikus láva hűvösebb tendenciája a mafic lávánál növeli a viszkozitáskülönbséget. kitört a lávája. Minél nagyobb a viszkozitás, annál inkább hajlamosak a kitörések inkább robbanékonyak, mint effuzívak. Ennek eredményeként a legtöbb láva a Földön, a Marson és a Vénuszon bazalt lávából áll. A Földön a lávaáramlások 90% -a maffiás vagy ultravirágú, a köztes láva az áramlás 8% -át, a felsikus láva pedig csak az áramlás 2% -át teszi ki. A viszkozitás meghatározza az áramlások méretét (vastagsága az oldalirányú kiterjedéshez képest), az áramlás sebességét és az áramlások felületi jellegét is.

Amikor folyékonyan kitörnek, a nagyon viszkózus lávák szinte kizárólag magas képű folyóként vagy kupolákként törnek ki. Az áramlások blokk láva formájában fordulnak elő, nem pedig ʻaʻā vagy pāhoehoe formájában. Az obszidián áramlások gyakoriak. A közbenső lávák hajlamosak meredek rétegvulkánokat alkotni, felváltva a lávaágyakat az effúziós kitörésekből, a tephrákat pedig a robbanásszerű kitörésekből. A mafic lávák viszonylag vékony folyamokat képeznek, amelyek nagy távolságokat képesek megmozgatni, nagyon gyengébb lejtésű pajzsvulkánokat alkotva.

A legtöbb láva különféle ásványok szilárd kristályait, xenolitként ismert egzotikus kőzetek töredékeit és korábban megszilárdult láva töredékeit tartalmazza. A legtöbb láva kristálytartalma thixotrop és nyíró elvékonyodási tulajdonságokat ad számukra. Más szavakkal, a legtöbb láva nem úgy viselkedik, mint a newtoni folyadék, amelyben az áramlási sebesség arányos a nyírófeszültséggel. Ehelyett egy tipikus láva egy Bingham-folyadék, amely jelentős ellenállást mutat az áramlással, amíg a feszültségküszöböt, az úgynevezett hozamfeszültséget átlépik. Ez részben kristályos láva áramlását eredményezi. A dugó áramlásának egyik ismert példája a fogkrém csövéből kinyomott fogkrém. A fogkrém félszilárd dugóként jelenik meg, mert a nyírás vékony rétegben koncentrálódik a cső melletti fogkrémben, és csak itt viselkedik folyadékként a fogkrém. A tixotróp viselkedés szintén gátolja a kristályokat abban, hogy letelepedjenek a lávából. Amint a kristálytartalom eléri a 60% -ot, a láva megszűnik folyadékként viselkedni és szilárd anyagként viselkedni kezd. A kristályok és az olvadt kőzet ilyen keverékét néha kristálypépnek nevezik.

A láva áramlási sebessége elsősorban a viszkozitás és a meredekség függvényében változik. Általában a láva lassan áramlik, tipikus sebessége 0,25 mph (0,40 km / h), maximális sebessége pedig 6-30 mph (9,7 – 48,3 km / h) meredek lejtőkön. Kivételes, 20–60 mph (32–97 km / h) sebességet rögzítettek egy láva-tó összeomlását követően a Nyiragongo-hegynél. A lávák skálázási kapcsolata az, hogy az áramlás átlagos sebessége a vastagság négyzetének és a viszkozitásának a hányadosa. Ez azt jelenti, hogy a riolit áramlásának ~ 1000 × olyan vastagnak kell lennie, mint egy bazalt áramlásának, hogy hasonló sebességgel áramoljon.

Termikus

A láva hőmérséklete körülbelül 800 ° C (1 470 ° C) F) 1200 ° C-ig (2190 ° F). Ez hasonlít az erőltetett légszenes kováccsal elérhető legforróbb hőmérsékletekhez. A láva a legfolyékonyabb, amikor először kitört, és sokkal viszkózusabb lett, amikor a hőmérséklete csökken.

A lávafolyások a sugárzó hőveszteség eredményeként gyorsan kialakítják a szilárd kőzet szigetelő kéregét. Ezt követően a láva nagyon lassan hűl a hő a sziklás kéregben. Az Egyesült Államok Geológiai Intézetének geológusai rendszeresen fúrtak a Kilauea Iki-ba láva-tó, 1959-ben egy kitörés során alakult ki. A tó körülbelül 100 m mély volt. Három év után a szilárd felszíni kéreg, amelynek alapja 1065 ° C (1949 ° F) volt, stil l csak 14 m vastag. A kitörés után tizenkilenc évvel a 80 m (260 láb) mélységben még mindig jelen volt maradék folyadék.

A hűvös lávafolyások zsugorodnak, és ez az áramlás töredezettségét eredményezi. A bazaltfolyásokban ez a törések jellegzetes mintázatát eredményezi. Az áramlás legfelső részein szabálytalan lefelé szóródó törések láthatók, míg az áramlás alsó részén nagyon szabályos törésminta látható, amelyek az áramlást öt vagy hat oldalas oszlopokra bontják. A megszilárdult áramlás szabálytalan felső részét nevezzük entablatúrának, míg az oszlopos kötést mutató alsó részt kollonádnak. A kifejezéseket a görög templomépítészet kölcsönözte. Hasonlóképpen, az oszlopok oldalán rendszeres függőleges mintákat, amelyeket periodikus repesztéssel hűtenek elő, vésőnyomként írnak le. Ezek a hűtés, a termikus összehúzódás és a repedés fizikájának természetes tulajdonságai.

Amint a láva lehűl, a határaiból befelé kristályosodva a gázok a lávából kilökődve vezikulumokat képeznek az alsó és a felső határon. . Ezeket cső szárú vezikulákként vagy cső szárú amigdalákként írják le. A hűtőkristályos pépből kiszorított folyadékok felfelé emelkednek a hűtőáram még folyékony központjába, és függőleges vezikulahengereket eredményeznek. Ahol ezek összeolvadnak az áramlás teteje felé, hólyagos bazaltlapok képződnek, amelyeket néha gázüregek zárnak be. Ezeket néha másodlagos ásványi anyagokkal töltik meg. Az így képződött dél-amerikai árvíz-bazaltokban található gyönyörű ametiszt-geódák.

Az árvíz-bazaltok általában kevés kristályosodást tapasztalnak, mielőtt abbahagyták az áramlást, és ennek következtében az áramlási textúrák ritkábbak a kevésbé szilíciumos áramlásokban. . Másrészt az áramlás sávozása gyakori a felsikus áramlásokban.