Láva: Vznik, geologie a druhy
Sdílet
Láva: Od taveniny pláště k vulkanické hornině
Láva je magma, které dosáhne povrchu Země, ztratí teplo a plyny a stane se vulkanickou horninou. Její konečná podoba závisí na tom, jak byla tavenina vytvořena, kde erupovala, kolik křemíku a plynů obsahovala a zda chladla na vzduchu, pod vodou, pod kůrou nebo jako vzdušné fragmenty.
Co se počítá jako láva?
Láva je roztavená nebo částečně roztavená hornina, která vybuchuje na povrch. Dokud je pod povrchem, nazývá se magma; jakmile vyjde z větru, trhliny nebo praskliny, stává se lávou a začíná chladnout do vyvřelé horniny.
Rychlé ochlazení dává lávě charakteristické jemnozrnné, sklovité nebo pórovité textury. Hustý bazalt, pórézní skorie, světlý pemza, lesklý obsidián, blokovitá dómová hornina a zaoblená podmořská polštářová láva mohou být všechny vulkanické produkty, i když vypadají dramaticky odlišně. Jejich rozdíly vyplývají z chemie taveniny, obsahu plynů, teploty, viskozity, obsahu krystalů a prostředí ochlazování.
Lávový proud
Koherentní hmota roztavené horniny pohybující se po povrchu. Bazaltové proudy mohou cestovat daleko; křemičité proudy jsou obvykle krátké, silné a strmě stěnové.
Lávový fragment
Kousek lávy vyvržený, rozstříknutý, utržený nebo ulomený z proudu. Bomby, stříkance, struska a skorie zachovávají pohyb a obsah plynů při erupci.
Lávové sklo
Ztuhlá tavenina, která vychladla příliš rychle na to, aby mohly růst krystaly. Obsidián a tachylit jsou důležité sklovité vulkanické materiály.
Jak vzniká magma
Magma vzniká, když podmínky umožní částečné tavení pevné horniny. Tři hlavní cesty jsou dekomprese, přidání těkavých látek a přenos tepla.
Dekompresní tavení
Horký plášť stoupá a tlak klesá rychleji, než materiál vychladne. To umožňuje částečné tavení bez nutnosti velkého zvýšení teploty. Dekompresní tavení zásobuje středooceánské hřbety, kontinentální riftové zóny a mnoho hotspotových systémů, obvykle produkujících bazaltické magma.
Tavení přidáním těkavých látek
Voda a další těkavé látky uvolňované ze subdukující desky snižují bod tání nadložního pláště. Tento proces je klíčový pro vulkanické oblouky, kde jsou běžná andezitická a dacitická magmata.
Tavení přenosem tepla
Horké mafické magma proniká do chladnější kůry a přenáší do ní teplo. V kontinentálních oblastech to může pomoci vytvořit křemičité taveniny, včetně ryolitického magmatu spojeného s kalderami, dómy a systémy obsahujícími obsidián.
Jak magma vyvíjí před erupcí
Po zahájení tavení může magma měnit složení prostřednictvím frakční krystalizace, asimilace okolní horniny, míchání magmatu, ztráty volatilit a skladování v kůrových rezervoárech. Tyto procesy pomáhají vysvětlit, proč může jedna sopečná provincie v různých obdobích erupčně produkovat bazalt, andezit, dacit a ryolit.
Tektonická prostředí
Složení lávy a styl erupce jsou silně spojeny s tektonickým prostředím. Každé prostředí poskytuje jinou rovnováhu tepla, tlaku, vody, interakce s kůrou a skladování taveniny.
| Prostředí | Proces tavení | Typické produkty lávy | Geologický projev |
|---|---|---|---|
| Středo-oceánské hřbety | Dekomprese tavení vystupujícího pláště. | Tholeiitický bazalt, polštářová láva, ploché proudy, žíly. | Tvorba oceánské kůry a podmořských sopečných hřbetů. |
| Zóny subdukce | Tavení vlivem vody a volatilit pocházejících z desek. | Bazalt, andezit, dacit, ryolit, kupole, blokovité proudy. | Ostrovní oblouky, kontinentální oblouky, stratovulkány a explozivní centra. |
| Hotspoty | Dekomprese tavení v pláštových proudech nebo dlouhodobých tepelných anomáliích. | Bazaltové štíty, alkalické bazalty, lávové trubice, pāhoehoe, ʻaʻā. | Oceánské ostrovy, štítové sopky a dlouhé sopečné řetězce. |
| Kontinentální rify | Extenze, dekomprese a přenos tepla kůrou. | Bazalty až rhyolity, obsidiánové proudy, kupole a alkalické lávy. | Riftová údolí, systémy trhlin, sopečná pole a kalderové komplexy. |
| Velké magmatické provincie | Vysoký objem tavení pláště a erupce z trhlin. | Povodňové bazalty, silné sekvence proudů, lávové plošiny. | Vrstvené sopečné plošiny a rozsáhlé bazaltové provincie. |
Chemie, teplota a viskozita
Obsah křemíku je jedním z nejsilnějších faktorů ovlivňujících chování lávy. Nízkokřemičitá bazaltová láva je teplejší a tekutější; vysoce křemičitá rhyolitická láva je chladnější, lepivější a pravděpodobněji zachytí plyn nebo ztuhne do skla.
| Typ lávy | Typický obsah SiO2 | Typická teplota erupce | Relativní viskozita | Běžné produkty |
|---|---|---|---|---|
| Bazaltická | Přibližně 45-52 hm% | Přibližně 1100-1250 °C | Nízký | Pāhoehoe, ʻaʻā, lávové trubice, ploché proudy, polštářová láva, skorie. |
| Andezitická | Přibližně 52-63 hm% | Přibližně 900-1100 °C | Střední | Blokovité proudy, lávy složených kuželů, stříkance, brekcie. |
| Dacitická | Přibližně 63-69 hm% | Přibližně 800-950 °C | Vysoký | Krátké silné proudy, kupole, hřeby, pemzové okraje. |
| Rhyolitická | Více než přibližně 69 hm% | Přibližně 650-850 °C | Velmi vysoká | Obsidián, pemza, proužkovaná láva, kupole, coulees. |
Proč plyn mění vše
Volatilní látky jako voda, oxid uhličitý a oxid siřičitý se rozpouštějí v magmatu v hloubce. Jak magma stoupá a tlak klesá, tyto volatily tvoří bubliny. Pokud je láva tekutá, plyn může snadněji uniknout. Pokud je láva viskózní, plyn může zůstat uvězněn, což vede k tvorbě pemzy, explozivní fragmentaci nebo růstu kupolí řízenému tlakem.
Povrchové a podmořské styly proudění
Styl lávového proudu je přímým vyjádřením viskozity, sklonu, rychlosti výtoku, rychlosti ochlazování, obsahu krystalů a tvorby kůry. Bazaltové systémy mohou vytvářet jak hladké, tak zubaté formy, zatímco křemičité lávy obvykle budují krátké, silné, blokovité masy.
Pāhoehoe
Tekutý bazalt vytváří tenkou, pružnou krustu, která se mačká a skládá, zatímco láva pod ní pokračuje v pohybu. Výsledkem jsou hladké, provazovité, nafouklé nebo skořepinové povrchy.
ʻAʻā
Rozrušený bazaltový proud se rozpadá na úhlové kusy strusky a pohybuje se s drsným, brusným povrchem. Obvykle vzniká, když je láva chladnější, více krystalická nebo se pohybuje pod vyšším napětím.
Blokovité proudy
Andezitická až ryolitická láva často tvoří silné proudy s rozlomenými blokovými povrchy. Jejich vnitřek může zůstat horký a tvárný, zatímco vnější krusta se rozpadá na úhlové desky.
Lávové dómy
Velmi viskózní dacitická nebo ryolitická láva se může nahromadit u průduchu místo toho, aby daleko tekla. Dómy mohou růst jako laloky, hroty nebo coulee a jejich zřícení může vytvořit blokovo- popelové usazeniny.
Polštářová láva
Podvodní erupce rychle zchladí lávu do zaoblených laloků s lesklými zchlazenými okraji. Polštáře zaznamenávají podmořskou nebo podledovou erupci a jsou běžné v oceánském bazaltu.
Lávové trubice
Bazaltový proud může vytvořit krustu, zatímco tekutá láva odtéká termálně izolovaným vnitřkem. Když se proud vyprázdní, může zanechat jeskyni podobnou trubici.
Geologické druhy lávy
Druhy lávy jsou nejlépe chápány jako kombinace složení a textury. Název jako bazalt, andezit nebo ryolit popisuje chemii a mineralogii; název jako skorie, pemza, obsidián nebo polštářová láva popisuje texturu nebo prostředí erupce.
| Druhy | Složení nebo proces | Viditelný charakter | Co zaznamenává |
|---|---|---|---|
| Bazalt | Mafická, nízkokřemičitá láva. | Tmavá, jemnozrnná, někdy pórézní nebo porfyrická. | Horká, tekutá láva běžná na hřebenech, horkých bodech, riftových zónách a povodích záplavových bazaltů. |
| Andezit | Intermediární láva, často spojená s oblouky. | Šedá až hnědá, běžně porfyrická, blokovitá nebo brekciovitá. | Viskóznější láva ovlivněná vodou bohatými subdukčními systémy a vývojem kůry. |
| Dacit | Křemičitá intermediární až světlá láva. | Světle šedá až hnědá, blokovitá, dómy tvořící, někdy pemzovitá. | Vysoká viskozita, vysoké zadržení plynů a krátké, silné proudy nebo dómy. |
| Ryolit | Láva s vysokým obsahem křemíku. | Světlé až načervenalé, proudově pruhované, sklovité, pemzovité nebo dómy tvořící. | Křemičité taveniny, které chladnou jako obsidián, pemza, dómy nebo pruhované proudy. |
| Obsidián | Rychle zchladlé sopečné sklo, obvykle ryolitické. | Lesklé černé, hnědé, šedé nebo pruhované sklo s kuželovým lomem. | Chlazení tak rychlé, že krystaly neměly čas vyrůst. |
| Skorie | Plynem bohaté mafické až intermediární lávové fragmenty. | Tmavá, červená nebo hnědá pórovitá hornina s tlustými stěnami bublin. | Styly erupcí zahrnující odvádění plynů, oxidaci a tvorbu strusky. |
| Pemza | Plynem bohatá světlá láva rozšířená do pěnitého skla. | Světlý, vysoce pórézní, lehký materiál, který může zpočátku plavat. | Výbušná nebo efuzivní křemičitá činnost bohatá na těkavé látky. |
| Stříkance a bomby | Roztavené fragmenty vystřelené z průduchu. | Svařené kapičky, zkroucené pásky, vřetenové bomby, formy chleba. | Fragmentace a tvarování, zatímco láva byla ještě plastická nebo roztavená. |
Struktury ochlazování a pozdní znaky proudu
Jakmile láva přestane téct, chladnutí pokračuje a vytváří nové struktury v hornině. Tyto znaky pomáhají geologům rekonstruovat směr proudu, historii ochlazování, interakci s vodou a pozdější změny.
Sloupcové štěpení
Silné proudy a lávová jezera se mohou při ochlazování smrštit do polygonálních sloupců. Sloupce rostou přibližně kolmo k chladicím povrchům.
Proužkování proudu
Křemičitá láva a obsidián mohou zachovat pruhy, záhyby a pásy z pohybu mírně odlišných vrstev taveniny před konečným ochlazením.
Zchlazené okraje
Láva v kontaktu s vodou, mokrým sedimentem, ledem nebo studeným vzduchem může vytvořit sklovité okraje nebo jemnozrnné povlaky.
Štěpení a trhliny
Chladnutí a smršťování, nafukování proudu a pozdější napětí vytvářejí trhliny, které mohou vést tekutiny a růst sekundárních minerálů.
Nafukování lávy
Tekutý bazalt může pokračovat v přísunu pod krustou, zvedat povrch a vytvářet tumuly, tlakové hřebeny a dutiny.
Amygdaly
Póry mohou být později vyplněny minerály jako kalcit, křemen, chalcedon, zeolity, chlorit nebo epidot, čímž vzniká amygdaloidní láva.
Póry, amygdaly a záznamy plynů
Póry jsou zmrzlé plynové bubliny. Jejich velikost, tvar, množství a uspořádání odhalují, jak plyny unikaly, jak rychle se láva pohybovala a jak rychle se proud ochladil.
- Kulaté póry vznikají, když jsou bubliny zachovány bez výrazného natažení.
- Protáhlé póry zaznamenávají pohyb proudu nebo smyk, zatímco láva byla ještě měkká.
- Vrchní vrstvy bohaté na póry často ukazují shromažďování plynů blízko horní části bazaltového proudu.
- Amygdaly ukazují, že později tekutiny prošly horninou a uložily sekundární minerály.
- Pěna z pemzy představuje extrémní pórovitost v křemičitém skle.
Identifikace a podobné materiály
Láva je identifikována podle textury, kontextu, mineralogie, hustoty, magnetismu a lomu. Samotná barva není spolehlivá, protože průmyslová struska, klinker z pecí, vyrobené sklo, uhelný odpad a barvené pórovité materiály mohou připomínat sopečnou horninu.
Užitečné indicie
- Póry mohou být kulaté, protáhlé, otevřené nebo vyplněné minerály.
- Bazalt je běžně hustý, tmavý a slabě magnetický kvůli oxidům železa a titanu.
- Obsidian vykazuje sklovitý lesk a kuželovitý lom.
- Pumice je neobvykle lehká díky hojným uzavřeným pórům.
- Sopečný kontext silně podporuje identifikaci.
Struska a klinker
Struska může být tmavá a pórnatá, ale může obsahovat kovové kapky, nepřirozené barvy, průmyslové skleněné povrchy nebo kontext spojený s hutěmi, železničními násypy, pecemi či skládky odpadu.
Přírodní sklo versus vyrobené sklo
Obsidián i umělé sklo se mohou lámat skořepinově. Proudové páskování, sferulity, sopečné inkluze a geologický kontext pomáhají potvrdit identifikaci obsidiánu.
Péče a zacházení
Hustý bazalt a mnoho lávových vzorků jsou stabilní pro vystavení, ale pórovité a sklovité formy vyžadují opatrnější zacházení. Pemza a skorie mohou ztrácet zrnka z tenkých stěn bublinek, zatímco obsidián může mít velmi ostré hrany. Vyhněte se tepelnému šoku, vařící vodě, přímému plameni a těžkým olejům nebo voskům, které mohou proniknout do pórovitého materiálu a změnit jeho povrch.
Čištění
Použijte měkký kartáč, vzduchovou baňku nebo suchý hadřík. Stabilní bazalt lze krátce opláchnout a důkladně vysušit, ale pórovitou skorii a pemzu byste neměli nechávat mokré.
Ukládání
Zabalte obsidián a další ostré sklovité kusy tak, aby hrany neřezaly kůži ani nepoškrábaly sousední vzorky. Křehkou pemzu a skorii podepřete ze spodní strany.
Prezentace
Boční osvětlení lépe odhaluje bubliny, proudové linie, sklovitý lesk a minerály vyplněné amygdaly než ostré přímé světlo.
Často kladené otázky
Je láva vždy bazalt?
Ne. Bazalt je nejrozšířenějším typem lávy na povrchu Země, zejména v oceánských a hotspotových oblastech, ale láva může být také andezitická, dacitická, ryolitická nebo složením neobvyklá.
Proč některé lávové proudy vypadají hladce, zatímco jiné jsou zubaté?
Hladká pāhoehoe a zubatá ʻaʻā mohou být obě bazaltické. Rozdíl spočívá v teplotě, krystalinitě, obsahu plynů, sklonu, rychlosti toku a způsobu, jakým se vnější kůra láme nebo skládá, zatímco vnitřek pokračuje v pohybu.
Jak se láva mění v obsidián?
Obsidián vzniká, když křemičitá láva chladne tak rychle, že krystaly nemají čas vyrůst. Výsledkem je sopečné sklo s lesklým leskem a skořepinovým lomem.
Proč může pemza plavat?
Pemza obsahuje tolik uzavřených plynových bublin, že její objemová hustota může být nižší než voda. Jakmile voda pronikne do pórů, kus, který dříve plaval, může nakonec klesnout ke dnu.
Co jsou amygdaly v lávě?
Amygdaly jsou bývalé plynové bubliny později vyplněné minerály přenášenými tekutinami. Běžné výplně zahrnují kalcit, křemen, chalcedon, zeolity, chlorit a epidot.
Může láva vzniknout pod vodou?
Ano. Podmořské erupce jsou běžné na středooceánských hřbetech a v oceánských sopečných oblastech. Láva, která vyvěrá do vody, často vytváří polštářové struktury s lesklými zchlazenými okraji.
Příběh vzniku v jednom pohledu
Láva je viditelným koncem hlubokého geologického procesu: hornina se částečně taví, magma stoupá, plyny expandují a roztavený materiál vychází do vzduchu, vody, ledu nebo na otevřenou zem. Od tohoto okamžiku začíná chladnutí měnit pohyb na texturu. Ropovitý bazalt, zubatý ʻaʻā, polštářová láva, obsidiánové sklo, pemzová pěna, skorie, kupole, trubice, sloupce, bubliny a amygdaly jsou všechny záznamy stejné přeměny: teplo Země se stává trvalým povrchovým jazykem.