Lava: Bildung, Geologie & Sorten
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Lava: Vom Mantelschmelze zum vulkanischen Gestein
Lava ist Magma, das die Erdoberfläche erreicht, Wärme und Gas verliert und zu vulkanischem Gestein wird. Seine Endform hängt davon ab, wie die Schmelze entstanden ist, wo sie ausgebrochen ist, wie viel Silizium und Gas sie enthielt und ob sie an der Luft, unter Wasser, unter einer Kruste oder als fliegende Fragmente abgekühlt ist.
Was zählt als Lava?
Lava ist geschmolzenes oder teilweise geschmolzenes Gestein, das an der Oberfläche ausbricht. Solange es sich unter der Oberfläche befindet, wird es Magma genannt; sobald es aus einem Schlot, einer Spalte oder einem Riss austritt, wird es zu Lava und beginnt, zu extrusivem magmatischem Gestein abzukühlen.
Schnelles Abkühlen verleiht Lava ihre charakteristischen feinkörnigen, glasigen oder porösen Texturen. Dichte Basalte, vesikuläre Schlacken, heller Bimsstein, glänzender Obsidian, blockiges Kuppelgestein und abgerundete submarine Kissenlava können alle vulkanische Produkte sein, obwohl sie sehr unterschiedlich aussehen. Ihre Unterschiede ergeben sich aus Schmelzchemie, Gasgehalt, Temperatur, Viskosität, Kristallgehalt und Abkühlungsumgebung.
Lavafluss
Ein zusammenhängender Körper aus geschmolzenem Gestein, der sich über die Oberfläche bewegt. Basaltische Flüsse können weit reisen; silikatreiche Flüsse sind meist kurz, dick und steil.
Lavafragment
Ein Stück Lava, das aus einem Fluss geworfen, gespritzt, zerrissen oder gebrochen wurde. Bomben, Spritzer, Schlacken und Bimsstein bewahren die Bewegung und den Gasgehalt des Ausbruchs.
Lavaglas
Eine abgeschreckte Schmelze, die zu schnell abgekühlt ist, um Kristalle wachsen zu lassen. Obsidian und Tachylit sind wichtige glasige vulkanische Materialien.
Wie Magma entsteht
Magma entsteht, wenn Bedingungen das partielle Schmelzen von festem Gestein erlauben. Die drei Hauptwege sind Dekompression, Zugabe von flüchtigen Stoffen und Wärmeübertragung.
Dekompressionsschmelze
Heißer Mantel steigt auf und der Druck fällt schneller als das Material abkühlt. Dies ermöglicht partielle Schmelze ohne große Temperaturerhöhung. Dekompressionsschmelze versorgt mittelozeanische Rücken, kontinentale Rifts und viele Hotspot-Systeme und erzeugt häufig basisches Magma.
Fluss-Schmelzen
Wasser und andere flüchtige Stoffe, die von einer subduzierenden Platte freigesetzt werden, senken den Schmelzpunkt des darüber liegenden Mantelkeils. Dieser Prozess ist zentral für vulkanische Bögen, in denen andesitische und dazitische Magmen häufig sind.
Wärmeübertragungs-Schmelzen
Heißes mafisches Magma dringt in kühlere Kruste ein und überträgt Wärme auf diese. In kontinentalen Umgebungen kann dies zur Entstehung von silikatreichen Schmelzen beitragen, einschließlich rhyolitischem Magma, das mit Calderas, Kuppen und obsidianhaltigen Systemen verbunden ist.
Wie sich Magma vor dem Ausbruch entwickelt
Nach Beginn der Schmelze kann sich das Magma durch fraktionierte Kristallisation, Assimilation des umliegenden Gesteins, Magmamischung, Verlust flüchtiger Stoffe und Speicherung in Krustenreservoirs verändern. Diese Prozesse erklären, warum eine vulkanische Provinz zu unterschiedlichen Zeiten Basalt, Andesit, Dazit und Rhyolith ausbrechen kann.
Tektonische Umgebungen
Lavazusammensetzung und Ausbruchsstil sind stark mit dem tektonischen Umfeld verbunden. Jede Umgebung liefert ein unterschiedliches Gleichgewicht aus Wärme, Druck, Wasser, Krusteninteraktion und Schmelzespeicherung.
| Umgebung | Schmelzprozess | Typische Lavaprodukte | Geologische Ausprägung |
|---|---|---|---|
| Mittelozeanische Rücken | Dekompressionsschmelze aufsteigenden Mantels. | Tholeiitischer Basalt, Kissenlava, Plattenflüsse, Gänge. | Entstehung ozeanischer Kruste und submariner vulkanischer Rücken. |
| Subduktionszonen | Flussschmelze durch slab-abgeleitetes Wasser und flüchtige Stoffe. | Basalt, Andesit, Dazit, Rhyolith, Kuppeln, blockige Flüsse. | Inselbögen, Kontinentalbögen, Stratovulkane und explosive Zentren. |
| Hotspots | Dekompressionsschmelze in Mantelplumes oder langlebigen thermischen Anomalien. | Basaltische Schilde, alkalische Basalte, Lavahöhlen, Pāhoehoe, ʻaʻā. | Ozeaninseln, Schildvulkane und lange Vulkanketten. |
| Kontinentalrisse | Dehnung, Dekompression und Krustenwärmeübertragung. | Basalte bis Rhyolithe, Obsidianflüsse, Kuppeln und alkalische Laven. | Rift-Täler, Spaltensysteme, Vulkanfelder und Calderakomplexe. |
| Große magmatische Provinzen | Mantelschmelze mit hohem Volumen und Spalteneruption. | Flutbasalte, dicke Fließsequenzen, Lavaplateaus. | Geschichtete vulkanische Plateaus und breite Basaltprovinzen. |
Chemie, Temperatur und Viskosität
Der Silicagehalt ist einer der stärksten Einflussfaktoren auf das Verhalten der Lava. Silicaarme basaltische Lava ist heißer und flüssiger; silicareiche rhyolithische Lava ist kühler, zäher und neigt eher dazu, Gas einzuschließen oder zu Glas zu erstarren.
| Lavatyp | Typischer SiO2 | Typische Ausbruchstemperatur | Relative Viskosität | Häufige Produkte |
|---|---|---|---|---|
| Basaltisch | Etwa 45-52 Gew.-% | Etwa 1100-1250 °C | Niedrig | Pāhoehoe, ʻaʻā, Lavahöhlen, Plattenflüsse, Kissenlava, Skoria. |
| Andesitisch | Etwa 52-63 Gew.-% | Etwa 900-1100 °C | Mittel | Blockige Flüsse, zusammengesetzte Kegellaven, Spatter, Brekzien. |
| Dazitisch | Etwa 63-69 Gew.-% | Etwa 800-950 °C | Hoch | Kurze dicke Flüsse, Kuppeln, Spitzen, bimssteinhaltige Ränder. |
| Rhyolithisch | Größer als etwa 69 Gew.-% | Etwa 650-850 °C | Sehr hoch | Obsidian, Bimsstein, bandförmige Lava, Kuppeln, Coulees. |
Warum Gas alles verändert
Flüchtige Stoffe wie Wasser, Kohlendioxid und Schwefeldioxid lösen sich in der Tiefe im Magma. Wenn das Magma aufsteigt und der Druck sinkt, bilden sich Blasen aus diesen flüchtigen Stoffen. Ist die Lava flüssig, kann das Gas leichter entweichen. Ist die Lava zähflüssig, kann das Gas eingeschlossen bleiben, was Bimsstein, explosive Fragmentierung oder druckgetriebenes Kuppelwachstum verursacht.
Oberflächen- und submariner Fließstil
Der Lavafluss-Stil ist ein direkter Ausdruck von Viskosität, Hangneigung, Effusionsrate, Abkühlrate, Kristallgehalt und Krustenbildung. Basaltsysteme können sowohl glatte als auch gezackte Formen erzeugen, während siliziumreiche Laven meist kurze, dicke, blockige Massen bilden.
Pāhoehoe
Flüssiger Basalt bildet eine dünne, flexible Kruste, die sich kräuselt und faltet, während Lava darunter weiterfließt. Das Ergebnis sind glatte, seilartige, gewölbte oder schalige Oberflächen.
ʻAʻā
Ein zerstörter basaltischer Fluss zerbricht in kantige Klunker und bewegt sich mit einer rauen, mahlenden Oberfläche. Er entsteht häufig, wenn Lava kühler, kristalliner oder unter höherer Beanspruchung fließt.
Blockige Flüsse
Andesitische bis rhyolithische Lava bildet oft dicke Flüsse mit gebrochenen Blockoberflächen. Ihr Inneres kann heiß und duktil bleiben, während äußere Schalen in kantige Platten zerbrechen.
Lavadome
Sehr zähe dazitische oder rhyolithische Lava kann sich nahe einem Schlot auftürmen, anstatt weit zu fließen. Dome können als Lappen, Spitzen oder Coulees wachsen, und ihr Einsturz kann Block-Asche-Ablagerungen erzeugen.
Kissenlava
Unterwassereruptionen schrecken Lava in abgerundete Lappen mit glasigen, abgekühlten Rändern ab. Kissen zeichnen submarine oder subglaziale Eruptionen auf und sind in ozeanischem Basalt häufig.
Lavaröhren
Ein Basaltfluss kann eine Kruste bilden, während flüssige Lava durch ein thermisch isoliertes Inneres abfließt. Wenn der Fluss leer ist, kann er eine höhlenartige Röhre hinterlassen.
Geologische Lava-Varianten
Lava-Varianten werden am besten als Kombinationen aus Zusammensetzung und Textur verstanden. Ein Name wie Basalt, Andesit oder Rhyolith beschreibt Chemie und Mineralogie; ein Name wie Brekzie, Bimsstein, Obsidian oder Kissenlava beschreibt Textur oder Eruptionsumgebung.
| Varietät | Zusammensetzung oder Prozess | Sichtbares Merkmal | Was sie aufzeichnet |
|---|---|---|---|
| Basalt | Mafische, siliziumarme Lava. | Dunkel, feinkörnig, manchmal vesikulär oder porphyrisch. | Heiße, flüssige Lava, häufig an Rücken, Hotspots, Rissen und Flutbasaltprovinzen. |
| Andesit | Intermediäre Lava, oft mit Bögen assoziiert. | Grau bis braun, häufig porphyrisch, blockig oder brekziös. | Viskosere Lava, beeinflusst von wasserreichen Subduktionssystemen und Krustenentwicklung. |
| Dazit | Siliciumdioxydreiche intermediäre bis felsische Lava. | Hellgrau bis braun, blockig, domebildend, manchmal bimssteinartig. | Hohe Viskosität, hohe Gasbindung und kurze, dicke Flüsse oder Dome. |
| Rhyolith | Lava mit hohem Siliciumdioxydgehalt. | Blass bis rötlich, flussgebändert, glasig, bimssteinartig oder domebildend. | Siliciumdioxydreiche Schmelzen, die als Obsidian, Bimsstein, Dome oder gebänderte Flüsse abkühlen. |
| Obsidian | Schnell abgeschrecktes vulkanisches Glas, meist rhyolithisch. | Glänzendes schwarzes, braunes, graues oder gebändertes Glas mit muscheliger Bruchfläche. | So schnelle Abkühlung, dass Kristalle keine Zeit zum Wachsen hatten. |
| Brekzie | Gasreiche mafische bis intermediäre Lavafragmenten. | Dunkles, rotes oder braunes poröses Gestein mit dicken Blasenwänden. | Entgasung, Oxidation und aschenbildende Eruptionsarten. |
| Bimsstein | Gasreiche felsische Lava, die sich zu schaumigem Glas ausdehnt. | Blasses, stark vesikuläres, leichtes Material, das anfangs schwimmen kann. | Volatile-reiche explosive oder effusive silikatische Aktivität. |
| Spritzer und Bomben | Geschmolzene Fragmente, die aus einem Schlot ausgeworfen werden. | Geschweißte Klumpen, verdrehte Bänder, Spindelbomben, Brotkrustenformen. | Fragmentierung und Formgebung, während die Lava noch plastisch oder geschmolzen war. |
Abkühlungsstrukturen und nachträgliche Merkmale
Sobald die Lava aufhört zu fließen, setzt die Abkühlung neue Strukturen im Gestein fort. Diese Merkmale helfen Geologen, Flussrichtung, Abkühlungsgeschichte, Wasserinteraktion und spätere Veränderungen zu rekonstruieren.
Säulenklüfte
Dicke Flüsse und Lavasseen können beim Abkühlen in polygonale Säulen schrumpfen. Die Säulen wachsen ungefähr senkrecht zu den Abkühlungsflächen.
Flussbandung
Siliziumreiche Lava und Obsidian können Streifen, Falten und Bänder von Bewegungen leicht unterschiedlicher Schmelzschichten vor der endgültigen Abkühlung bewahren.
Abgekühlte Ränder
Lava in Kontakt mit Wasser, nassem Sediment, Eis oder kalter Luft kann glasige Ränder oder feinkörnige Häute entwickeln.
Klüfte und Brüche
Abkühlungsbedingte Kontraktion, Flussinflation und spätere Spannungen erzeugen Risse, die Flüssigkeiten und sekundäres Mineralwachstum leiten können.
Lava-Inflation
Flüssiger Basalt kann unter einer Kruste weiterfließen, die Oberfläche anheben und Tumuli, Druckrücken und hohle Hohlräume erzeugen.
Amygdalen
Vesikel können später von Mineralien wie Calcit, Quarz, Chalcedon, Zeolithen, Chlorit oder Epidot gefüllt werden und bilden amygdaloidische Lava.
Vesikel, Amygdalen und Gasaufzeichnungen
Vesikel sind eingefrorene Gasblasen. Ihre Größe, Form, Häufigkeit und Ausrichtung zeigen, wie Gase entweichen konnten, wie schnell die Lava floss und wie der Fluss abkühlte.
- Runde Vesikel entstehen, wenn Blasen ohne große Dehnung erhalten bleiben.
- Gestreckte Vesikel dokumentieren Flussbewegung oder Scherung, während die Lava noch weich war.
- Vesikelreiche Flusskappen zeigen oft Gasansammlungen nahe dem oberen Teil eines Basaltflusses.
- Amygdalen zeigen, dass später Flüssigkeiten durch das Gestein zogen und sekundäre Minerale ablagerten.
- Bimssteinschaum stellt extreme Vesikulierung in siliziumreichem Glas dar.
Identifikation und Verwechslungsmöglichkeiten
Lava wird durch Textur, Kontext, Mineralogie, Dichte, Magnetismus und Bruch identifiziert. Die Farbe allein ist nicht zuverlässig, da industrielle Schlacke, Ofenklinker, hergestelltes Glas, Kohleabfälle und gefärbte poröse Materialien vulkanischem Gestein ähneln können.
Nützliche Hinweise
- Vesikel können rund, gestreckt, offen oder mit Mineralien gefüllt sein.
- Basalt ist gewöhnlich dicht, dunkel und schwach magnetisch aufgrund von Eisen-Titan-Oxiden.
- Obsidian zeigt glasartigen Glanz und muschelförmigen Bruch.
- Bimsstein ist ungewöhnlich leicht wegen zahlreicher verschlossener Poren.
- Vulkanischer Kontext unterstützt die Identifikation stark.
Schlacke und Klinker
Schlacke kann dunkel und vesikulär sein, aber sie kann metallische Tropfen, unnatürliche Farben, industrielle Glasoberflächen oder einen Zusammenhang mit Gießereien, Bahnschotter, Öfen oder Müllhalden enthalten.
Natürliches Glas versus hergestelltes Glas
Obsidian und hergestelltes Glas können beide muschelig brechen. Fließbänder, Sphärolithe, vulkanische Einschlüsse und geologischer Kontext helfen bei der Identifikation von Obsidian.
Pflege und Handhabung
Dichter Basalt und viele Lavaproben sind für die Ausstellung stabil, aber poröse und glasige Formen benötigen sorgfältigere Handhabung. Bims und Bimsstein können Körner von dünnen Blasenwänden verlieren, während Obsidian sehr scharfe Kanten haben kann. Vermeiden Sie thermischen Schock, kochendes Wasser, offene Flamme sowie schwere Öle oder Wachse, die in poröses Material eindringen und dessen Oberfläche verändern können.
Reinigung
Verwenden Sie eine weiche Bürste, eine Luftbirne oder ein trockenes Tuch. Stabiler Basalt kann kurz abgespült und gründlich getrocknet werden, aber poröser Bims und Bimsstein sollten nicht nass gelassen werden.
Aufbewahrung
Wickeln Sie Obsidian und andere scharfe glasige Stücke so ein, dass die Kanten nicht die Haut schneiden oder benachbarte Proben zerkratzen. Unterstützen Sie zerbrechlichen Bimsstein und Bims von unten.
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Seitenbeleuchtung zeigt Vesikel, Fließlinien, glasigen Glanz und mit Mineralien gefüllte Amygdalen besser als grelles direktes Licht.
Häufig gestellte Fragen
Ist Lava immer Basalt?
Nein. Basalt ist der am weitesten verbreitete Lavastromtyp an der Erdoberfläche, besonders in ozeanischen und Hotspot-Gebieten, aber Lava kann auch andesitisch, dazitisch, rhyolitisch oder ungewöhnlicher in der Zusammensetzung sein.
Warum sehen manche Lavaströme glatt aus, während andere zerklüftet wirken?
Glatter pāhoehoe und zerklüfteter ʻaʻā können beide basaltisch sein. Der Unterschied entsteht durch Temperatur, Kristallinität, Gasgehalt, Hangneigung, Fließgeschwindigkeit und die Art, wie die äußere Kruste bricht oder sich faltet, während das Innere weiterfließt.
Wie wird Lava zu Obsidian?
Obsidian entsteht, wenn silica-reiche Lava so schnell abkühlt, dass Kristalle keine Zeit zum Wachsen haben. Das Ergebnis ist vulkanisches Glas mit glänzendem Glanz und muscheliger Bruchfläche.
Warum kann Bimsstein schwimmen?
Bimsstein enthält so viele eingeschlossene Gasblasen, dass seine Dichte geringer als die von Wasser sein kann. Sobald Wasser in das Porennetz eindringt, kann ein einst schwimmendes Stück schließlich sinken.
Was sind Amygdalen in Lava?
Amygdalen sind ehemalige Gasblasen, die später von Mineralien gefüllt wurden, die von Flüssigkeiten transportiert wurden. Häufige Füllungen sind Calcit, Quarz, Chalcedon, Zeolithe, Chlorit und Epidot.
Kann Lava unter Wasser entstehen?
Ja. Submarine Eruptionen sind an mittelozeanischen Rücken und ozeanischen Vulkanstandorten häufig. Lava, die ins Wasser ausbricht, bildet oft Kissenstrukturen mit glasigen, schnell abgekühlten Rändern.
Die Entstehungsgeschichte in einer Ansicht
Lava ist das sichtbare Ende eines tiefgreifenden geologischen Prozesses: Gestein schmilzt teilweise, Magma steigt auf, Gase dehnen sich aus und geschmolzenes Material tritt in Luft, Wasser, Eis oder auf offenen Boden aus. Ab diesem Moment beginnt das Abkühlen, Bewegung in Textur zu verwandeln. Seilförmiger Basalt, zerklüftetes ʻaʻā, Kissenlava, Obsidian-Glas, Bimsstein-Schaum, Bims, Dome, Röhren, Säulen, Vesikel und Amygdalen sind alle Aufzeichnungen derselben Verwandlung: Die Hitze der Erde wird zu einer dauerhaften Oberflächensprache.