Lava: muodostuminen, geologia ja lajikkeet
Jaa
Laava: Vaipan sulasta tulivuorikiveksi
Laava on magma, joka saavuttaa Maan pinnan, menettää lämpöä ja kaasuja ja muuttuu tulivuorikiveksi. Sen lopullinen muoto riippuu siitä, miten sula muodostui, missä se purkautui, kuinka paljon piitä ja kaasua se sisälsi sekä jäähdytysolosuhteista ilmassa, vedessä, kuoren alla tai ilmassa olevina kappaleina.
Mitä laava on?
Laava on sulanutta tai osittain sulanutta kiveä, joka purkautuu pinnalle. Kun se on vielä pinnan alla, sitä kutsutaan magmaksi; kun se nousee ulos tuhkasta, halkeamasta tai murtumasta, siitä tulee laavaa ja se alkaa jäähtyä ulkokerrostuneeksi kivilajiksi.
Nopea jäähtyminen antaa laavalle sen tyypilliset hienorakeiset, lasimaiset tai huokoiset rakenteet. Tiheä basaltti, kupliva skoria, vaalea pumssi, kiiltävä obsidiaani, lohkareinen kupolikivi ja pyöreät merenalaiset tyynylaavat voivat kaikki olla tulivuorituotteita, vaikka ne näyttävät dramaattisesti erilaisilta. Erot johtuvat sulan kemiasta, kaasupitoisuudesta, lämpötilasta, viskositeetista, kiteiden määrästä ja jäähtymisympäristöstä.
Laavavirtaus
Yhtenäinen sulan kiven massa, joka liikkuu pinnalla. Basalttiset virtaukset voivat kulkea pitkälle; piipitoiset virtaukset ovat yleensä lyhyitä, paksuja ja jyrkkäreunaisia.
Laavahippu
Pala laavaa, joka on heitetty, roiskunut, revitty tai murtunut virtauksesta. Pommit, roiskeet, hiukkaset ja skoria säilyttävät purkauksen liikkeen ja kaasupitoisuuden.
Laavalasi
Jähmettynyt sula, joka jäähtyi liian nopeasti kiteiden kasvulle. Obsidiaani ja takyliitti ovat tärkeitä lasimaisia tulivuorimateriaaleja.
Miten magma muodostuu
Magma muodostuu, kun olosuhteet sallivat kiinteän kiven osittaisen sulamisen. Kolme pääasiallista tapaa ovat paineen aleneminen, haihtuvien aineiden lisääminen ja lämmönsiirto.
Paineen alenemisen sulatus
Kuuma vaippa nousee ja paine laskee nopeammin kuin materiaali jäähtyy. Tämä mahdollistaa osittaisen sulamisen ilman suurta lämpötilan nousua. Paineen alenemisen sulatus ruokkii keskiselänteitä, mannerhalkeamia ja monia hotspot-järjestelmiä, tuottaen yleisesti basalttista magmaa.
Lisäaineiden sulatus
Vesi ja muut haihtuvat aineet, jotka vapautuvat alityöntyvästä laatasta, alentavat päällä olevan vaipan sulamispistettä. Tämä prosessi on keskeinen tulivuorikaariympäristöissä, joissa andesiittiset ja dakitiittiset magmat ovat yleisiä.
Lämmönsiirron sulatus
Kuuma mafinen magma tunkeutuu viileämpään kuoreen ja siirtää siihen lämpöä. Manneralueilla tämä voi auttaa muodostamaan piipitoisia sulia, mukaan lukien ryoliittista magmaa, joka liittyy kalderoihin, kupoleihin ja obsidiaania sisältäviin järjestelmiin.
Miten magma kehittyy ennen purkausta
Sulamisen alkaessa magma voi muuttua fraktionaalisen kiteytymisen, ympäröivän kiven sulautumisen, magman sekoittumisen, haihtuvien aineiden menetyksen ja kuoren varastojen kautta. Nämä prosessit auttavat selittämään, miksi yksi tulivuoriprovinssi voi purkautua basalttina, andesiittinä, dakiittina ja rhyoliittina eri aikoina.
Tektoniset ympäristöt
Lavan koostumus ja purkautumistyyli liittyvät vahvasti tektoniseen ympäristöön. Jokainen ympäristö tarjoaa erilaisen tasapainon lämmölle, paineelle, vedelle, kuoren vuorovaikutukselle ja sulan varastoinnille.
| Ympäristö | Sulatusprosessi | Tyypilliset lavatuotteet | Geologinen ilmentymä |
|---|---|---|---|
| Meren keskiselänteet | Paineen lasku nousevassa vaipassa. | Tholeiittinen basaltti, tyynylaava, levyvirtaukset, dyykit. | Merenpohjan kuoren ja merenalaisten tulivuoriharjanteiden muodostuminen. |
| Alityöntövyöhykkeet | Sulatus aineiden vesipitoisuuden ja haihtuvien aineiden vaikutuksesta. | Basaltti, andesiitti, dakiitti, rhyoliitti, kupolit, lohkareiset virtaukset. | Saarikaaret, mantereiset kaaret, kerrostulivuoret ja räjähtävät keskukset. |
| Kuumat pisteet | Paineen lasku vaippapilvissä tai pitkäikäisissä lämpöanomaliassa. | Basalttiset kilvet, alkalibasalttit, lavaputket, pāhoehoe, ʻaʻā. | Meri-saaret, kilpitulivuoret ja pitkät tulivuoriketjut. |
| Mannerlaattojen repeämät | Laajeneminen, paineen lasku ja kuoren lämmönsiirto. | Basaltit rhyoliitteihin, obsidiaanivirrat, kupolit ja alkalilavat. | Riftilaaksot, halkeamajärjestelmät, tulivuorikentät ja kalderakompleksit. |
| Suuret magmaprovinssit | Suuri määrä vaipan sulamista ja halkeamapurkautuminen. | Tulvabasalttit, paksut virtauksien sarjat, lavatasangot. | Kerrostuneet tulivuoritasangot ja laajat basalttialueet. |
Kemia, lämpötila ja viskositeetti
Piipitoisuus on yksi vahvimmista tekijöistä, jotka ohjaavat lavan käyttäytymistä. Matala-piipitoinen basalttinen lava on kuumempaa ja juoksevampaa; korkea-piipitoinen rhyoliittinen lava on viileämpää, tahmeampaa ja todennäköisemmin vangitsee kaasua tai jähmettyy lasiksi.
| Lavatyyppi | Tyypillinen SiO2 | Tyypillinen purkautumislämpötila | Suhteellinen viskositeetti | Yleiset tuotteet |
|---|---|---|---|---|
| Basalttinen | Noin 45-52 painoprosenttia | Noin 1100-1250 °C | Matala | Pāhoehoe, ʻaʻā, lavaputket, levyvirtaukset, tyynylaava, skoria. |
| Andesiittinen | Noin 52-63 painoprosenttia | Noin 900-1100 °C | Keskikokoinen | Lohkareiset virtaukset, yhdistelmäkartion laavat, roiskeet, breksiat. |
| Dakiittinen | Noin 63-69 painoprosenttia | Noin 800-950 °C | Korkea | Lyhyet paksut virtaukset, kupolit, piikit, kevytsoraiset reunat. |
| Rhyoliittinen | Yli noin 69 painoprosenttia | Noin 650-850 °C | Erittäin korkea | Obsidiaani, kevytsora, virtauksessa kerrostunut lava, kupolit, kuilut. |
Miksi kaasu muuttaa kaiken
Haihtuvat aineet, kuten vesi, hiilidioksidi ja rikkidioksidi liukenevat magmaan syvyydessä. Kun magma nousee ja paine laskee, nämä haihtuvat aineet muodostavat kuplia. Jos lava on juoksevaa, kaasu pääsee helpommin poistumaan. Jos lava on viskoosia, kaasu voi jäädä loukkuun, mikä tuottaa kevytsoraa, räjähtävää hajoamista tai paineen aiheuttamaa kupolimaisen kasvun.
Pinta- ja merenalaiset virtaukset
Lava-virtauksen tyyli on suora ilmentymä viskositeetista, kaltevuudesta, purkautumisnopeudesta, jäähtymisnopeudesta, kiteiden määrästä ja kuoren muodostumisesta. Basalttiset järjestelmät voivat tuottaa sekä sileitä että rosoisia muotoja, kun taas piipitoiset laavat rakentavat yleensä lyhyitä, paksuja ja lohkareisia massoja.
Pāhoehoe
Juokseva basaltti muodostaa ohuen, joustavan kuoren, joka rypistyy ja taittuu, kun laava jatkaa liikkumistaan sen alla. Tuloksena on sileitä, köysimäisiä, pullistuneita tai kuorimaisia pintoja.
ʻAʻā
Häiriintynyt basalttivirtaus hajoaa kulmikkaiksi hiilidioksidipitoisiksi kappaleiksi ja liikkuu karhealla, hiovalla pinnalla. Se muodostuu usein, kun laava on viileämpää, kiteisempää tai liikkuu suuremmalla rasituksella.
Lohkareiset virtaukset
Andesiittinen tai ryoliittinen laava muodostaa usein paksuja virtauksia, joiden pinnat ovat lohkareisia ja halkeilleita. Sisukset voivat pysyä kuumina ja taipuisa, kun ulkopinnat halkeilevat kulmikkaiksi laatoiksi.
Laavakupolit
Erittäin viskoosi dasiittinen tai ryoliittinen laava voi kasautua purkausaukkoa lähelle virtaamisen sijaan. Kupumaiset muodostumat voivat kasvaa lohkoina, piikkeinä tai laavakenttinä, ja niiden romahtaminen voi tuottaa lohkare- ja tuhkamassoja.
Tyynylava
Vesialainen purkaus sammuttaa laavan pyöreiksi lohkoiksi, joissa on lasimaiset jäähdytysripset. Tyynyt tallentavat merenalaisen tai jäätikönalaisen purkauksen ja ovat yleisiä valtameren basalttialueilla.
Laavaputket
Basalttivirtaus voi muodostaa kuoren, kun nestemäinen laava valuu lämpöeristetyn sisuksen läpi. Kun virtaus tyhjenee, se voi jättää luolamaisen putken.
Geologiset laavalajit
Laavalajit ymmärretään parhaiten koostumuksen ja rakenteen yhdistelminä. Nimi kuten basaltti, andesiitti tai ryoliitti kuvaa kemiaa ja mineraalikoostumusta; nimi kuten skoria, pumssi, obsidiaani tai tyynylava kuvaa rakennetta tai purkausympäristöä.
| Lajike | Koostumus tai prosessi | Näkyvä ominaisuus | Mitä se tallentaa |
|---|---|---|---|
| Basaltti | Mafinen, matalan piidioksidipitoisuuden laava. | Tumma, hienorakeinen, joskus kupliva tai porfyyrinen. | Kuuma, juokseva laava, yleinen harjanteilla, kuumilla pisteillä, repeämillä ja tulvabasalttialueilla. |
| Andesiitti | Välivaiheen laava, usein kaarien yhteydessä. | Harmaasta ruskeaan, yleisesti porfyyrinen, lohkareinen tai breksioitunut. | Viskoosimpi laava, johon vaikuttavat vesipitoiset alityöntöjärjestelmät ja kuoren kehitys. |
| Dasiitti | Piidioksidirikas välivaiheen tai felsinen laava. | Vaaleanharmaasta ruskeaan, lohkareinen, kupumainen, joskus pumssimainen. | Korkea viskositeetti, korkea kaasunpidätys ja lyhyet, paksut virtaukset tai kupumaiset muodostumat. |
| Ryoliitti | Korkean piidioksidipitoisuuden laava. | Vaaleasta punertavaan, virtaukseltaan raidallista, lasimaista, pumssimaista tai kupumaisia muodostavaa. | Piidioksidirikkaita sulamuksia, jotka jäähtyvät obsidiaaniksi, pumssiksi, kupuiksi tai raidallisiksi virtauksiksi. |
| Obsidiaani | Nopeasti sammutettu tulivuorilasi, yleensä ryoliittinen. | Kiiltävän musta, ruskea, harmaa tai raidallinen lasi, jossa on simpukkamainen murtuma. | Jäähdytys niin nopeaa, ettei kiteillä ollut aikaa kasvaa. |
| Skoria | Kaasupitoisia mafisia tai välisiä laavahippuja. | Tumma, punainen tai ruskea huokoinen kivi, jossa paksut kuplaseinämät. | Kaasunpoistoa, hapettumista ja tuhkan muodostavia purkaustyyppejä. |
| Pumssi | Kaasupitoisesta felsisestä laavasta laajentunut vaahtomainen lasi. | Vaalea, erittäin kupliva, kevyt materiaali, joka voi aluksi kellua. | Haihtuvuutta sisältävä räjähtävä tai purkautuva piidioksidipitoista toimintaa. |
| Räiskäleet ja pommit | Sulaneet kappaleet, jotka sinkoutuvat purkausaukosta. | Hitsatut pallot, kiertyneet nauhat, spindelipommit, leipäkuorimuodot. | Hajoaminen ja muotoutuminen, kun lava oli vielä muovista tai sulanutta. |
Jäähdytysrakenteet ja virtauksen jälkeiset piirteet
Kun lava lakkaa liikkumasta, jäähtyminen jatkuu ja kirjoittaa uusia rakenteita kiveen. Nämä piirteet auttavat geologeja rekonstruoimaan virtauksen suunnan, jäähtymishistorian, veden vaikutuksen ja myöhemmän muokkauksen.
Pylväsmäiset halkeamat
Paksut virtaukset ja lavajärvet voivat supistua monikulmaisiksi pylväiksi jäähtyessään. Pylväät kasvavat suunnilleen kohtisuoraan jäähdytyspintoja vastaan.
Virtausnauhoitus
Piipitoiset lava ja obsidiaani voivat säilyttää juovia, poimuja ja nauhoja hieman erilaisten sulamakerrosten liikkeestä ennen lopullista jäähtymistä.
Jähmettyneet reunat
Lava, joka on kosketuksissa veden, märän sedimentin, jään tai kylmän ilman kanssa, voi muodostaa lasimaisia reunoja tai hienorakeisia kalvoja.
Halkeamat ja murtumat
Jäähdytyksen supistuminen, virtauksen paisuminen ja myöhempi jännitys luovat halkeamia, jotka voivat ohjata nesteitä ja toissijaista mineraalien kasvua.
Lavan paisuminen
Nestemäinen basaltti voi jatkaa syöttämistä kuoren alla, nostaa pintaa ja luoda tumuleita, paineselkiä ja onttoja kammioita.
Amygdaloidit
Kuplat voivat myöhemmin täyttyä mineraaleilla kuten kalsiitti, kvarts, kalcedoni, zeoliitit, kloriitti tai epidoti, muodostaen amygdaloidista lavaa.
Kuplat, amygdaloidit ja kaasun jäljet
Kuplat ovat jäätyneitä kaasukuplia. Niiden koko, muoto, runsaus ja suunta paljastavat, miten kaasut pääsivät pois, kuinka nopeasti lava liikkui ja miten virtaus jäähtyi.
- Pyöreät kuplat muodostuvat, kun kuplat säilyvät ilman suurta venytystä.
- Venytetyt kuplat tallentavat virtauksen liikkeen tai leikkauksen, kun lava oli vielä pehmeää.
- Kuplarikkaat virtauskerrokset näyttävät usein kaasun kerääntyvän basalttivirran yläosaan.
- Amygdaloidit osoittavat, että nesteet ovat myöhemmin kulkeneet kiven läpi ja saostaneet toissijaisia mineraaleja.
- Pumicevaahto edustaa äärimmäistä kuplimista piipitoisessa lasissa.
Tunnistus ja samankaltaiset näytteet
Lavaa tunnistetaan rakenteen, kontekstin, mineraalien, tiheyden, magneettisuuden ja murtuman perusteella. Pelkkä väri ei ole luotettava, koska teollinen pikikivi, uuniklinkkeri, valmistettu lasi, hiilijäte ja värjätyt huokoiset materiaalit voivat muistuttaa tulivuorikiveä.
Hyödyllisiä vihjeitä
- Kuplat voivat olla pyöreitä, venyneitä, avoimia tai mineraaleilla täytettyjä.
- Basaltti on yleisesti tiheää, tummaa ja heikosti magneettista rauta-titaanioksideista johtuen.
- Obsidiaani näyttää lasimaisen kiillon ja simpukkamaisen murtuman.
- Pumice on epätavallisen kevyt runsaiden suljettujen huokosten vuoksi.
- Tulivuoriyhteys tukee vahvasti tunnistusta.
Pikikivi ja klinkkeri
Pikikivi voi olla tummaa ja kuplivaa, mutta se saattaa sisältää metallisia pisaroita, epätavallisia värejä, teollisen lasin pintoja tai yhteyksiä valimoihin, rautatiekiskoihin, uuneihin tai jätealueisiin.
Luonnollinen lasi vs. valmistettu lasi
Obsidiaani ja valmistettu lasi voivat molemmat murtua simpukkamaisesti. Virtausvyöhykkeet, pallokiteet, tulivuorisisällykset ja geologinen konteksti auttavat obsidiaanin tunnistamisessa.
Hoito ja käsittely
Tiheä basaltti ja monet laavanäytteet ovat vakaita esillä, mutta huokoiset ja lasimaiset muodot vaativat varovaisempaa käsittelyä. Hohkakivi ja skoria voivat irrottaa jyviä ohuista kuplaseinämistä, kun taas obsidiaanilla voi olla hyvin teräviä reunoja. Vältä lämpöshokkia, kiehuvaa vettä, suoraa liekkiä sekä raskaita öljyjä tai vahoja, jotka voivat imeytyä huokoiseen materiaaliin ja muuttaa sen pintaa.
Puhdistus
Käytä pehmeää harjaa, ilmapuhallinta tai kuivaa liinaa. Vakaa basaltti voidaan huuhdella nopeasti ja kuivata huolellisesti, mutta huokoista skoriaa ja hohkakiveä ei tulisi jättää kosteaksi.
Säilytys
Kääri obsidiaani ja muut terävät lasimaiset kappaleet niin, etteivät reunat leikkaa ihoa tai naarmuta viereisiä näytteitä. Tue hauraita hohkakiviä ja skoriaa alapuolelta.
Näyttö
Sivuvalaistus paljastaa kuplia, virtaviivoja, lasimaisen kiillon ja mineraaleilla täytetyt amygdalit paremmin kuin kova suora valo.
Usein kysytyt kysymykset
Onko lava aina basalttia?
Ei. Basaltti on yleisin laavatyypi Maan pinnalla, erityisesti valtameren ja kuumien pisteiden alueilla, mutta lava voi olla myös andesiittista, dakiittista, ryoliittista tai koostumukseltaan harvinaisempaa.
Miksi jotkut laavavirrat näyttävät sileiltä ja toiset rosoisilta?
Sileä pāhoehoe ja rosoinen ʻaʻā voivat molemmat olla basaltteja. Ero johtuu lämpötilasta, kiteisyydestä, kaasupitoisuudesta, kaltevuudesta, virtauksen nopeudesta ja siitä, miten ulkokuori murtuu tai taittuu samalla kun sisäosa jatkaa liikkumista.
Miten lava muuttuu obsidiaaniksi?
Obsidiaani muodostuu, kun piipitoinen lava jäähtyy niin nopeasti, ettei kiteillä ole aikaa kasvaa. Tuloksena on tulivuorilasi, jolla on kiiltävä pinta ja simpukkamainen murtuma.
Miksi hohkakivi voi kellua?
Hohkakivessä on niin paljon suljettuja kaasukuplia, että sen tilavuuspaino voi olla pienempi kuin veden. Kun vesi pääsee huokosverkostoon, aiemmin kellunut pala voi lopulta upota.
Mitä amygdalit ovat lavassa?
Amygdalit ovat aiempia kaasukuplia, jotka myöhemmin täyttyvät mineraaleilla, joita kuljettavat nesteet. Yleisiä täytteitä ovat kalsiitti, kvarts, kalcedoni, zeoliitit, kloriitti ja epidoti.
Voiko lavaa muodostua veden alla?
Kyllä. Merenalaiset purkaukset ovat yleisiä keskiselänteillä ja valtameren tulivuorialueilla. Veteen purkautuva lava muodostaa usein tyynymäisiä rakenteita, joiden reunat ovat lasimaisen jäähdyttyneet.
Muodostumiskertomus yhdellä silmäyksellä
Lava on näkyvä osa syvää geologista prosessia: kivi osittain sulaa, magma nousee, kaasut laajenevat ja sulanut materiaali purkautuu ilmaan, veteen, jäähän tai avoimelle maalle. Siitä hetkestä lähtien jäähtyminen alkaa muuttaa liikettä rakenteeksi. Köysimäinen basaltti, rosoinen ʻaʻā, tyynylava, obsidiaanilasi, hohkakivi, skoria, kupolit, putket, pylväät, kuplat ja amygdalit ovat kaikki merkkejä samasta muutoksesta: Maan lämpö muuttuu pysyväksi pinnan kieleksi.