Lava: formazione, geologia e varietà
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Lava: dalla fusione del mantello alla roccia vulcanica
La lava è magma che raggiunge la superficie terrestre, perde calore e gas e diventa roccia vulcanica. La sua forma finale dipende da come è stata generata la fusione, dove è eruttata, quanto silice e gas conteneva e se si è raffreddata in aria, sott'acqua, sotto una crosta o come frammenti trasportati dall'aria.
Cosa si intende per lava?
La lava è roccia fusa o parzialmente fusa che erutta in superficie. Mentre è ancora sotto la superficie si chiama magma; una volta che emerge da un condotto, una frattura o una fenditura, diventa lava e inizia a raffreddarsi in roccia ignea effusiva.
Il rapido raffreddamento conferisce alla lava le sue caratteristiche texture a grana fine, vetrose o porose. Basalto denso, scorie vesicolari, pomice chiara, ossidiana lucida, rocce a blocchi di dossi e lava a cuscino sottomarina arrotondata possono essere tutti prodotti vulcanici, anche se appaiono molto diversi. Le loro differenze derivano dalla chimica della fusione, dal contenuto di gas, dalla temperatura, dalla viscosità, dal contenuto cristallino e dall'ambiente di raffreddamento.
Flusso lavico
Un corpo coerente di roccia fusa che si muove sulla superficie. I flussi basaltici possono viaggiare a lunga distanza; i flussi ricchi di silice sono solitamente corti, spessi e con pareti ripide.
Frammento lavico
Un pezzo di lava lanciato, spruzzato, strappato o rotto da un flusso. Bombe, spruzzi, ceneri e scorie conservano il movimento e il contenuto di gas dell'eruzione.
Vetro lavico
Una fusione rapida che si è raffreddata troppo velocemente per permettere la crescita di cristalli. Ossidiana e tacilite sono importanti materiali vulcanici vetrosi.
Come si forma il magma
Il magma si forma quando le condizioni permettono alla roccia solida di fondersi parzialmente. Le tre principali vie sono decompressione, aggiunta di volatili e trasferimento di calore.
Fusione per decompressione
Il mantello caldo risale e la pressione diminuisce più rapidamente di quanto il materiale si raffreddi. Questo permette una fusione parziale senza necessità di un grande aumento di temperatura. La fusione per decompressione alimenta le dorsali medio-oceaniche, i rift continentali e molti sistemi hotspot, producendo comunemente magma basaltico.
Fusione per flusso
L'acqua e altri volatili rilasciati da una placca in subduzione abbassano il punto di fusione del cuneo mantellare sovrastante. Questo processo è centrale negli archi vulcanici, dove sono comuni magmi andesitici e dacitici.
Fusione per trasferimento di calore
Il magma mafico caldo intrude la crosta più fredda e trasferisce calore in essa. In contesti continentali questo può aiutare a generare fusioni ricche di silice, incluso il magma riolitico associato a caldere, dossi e sistemi contenenti ossidiana.
Come evolve il magma prima dell’eruzione
Dopo l’inizio della fusione, il magma può evolvere attraverso cristallizzazione frazionata, assimilazione delle rocce circostanti, miscelazione magmatica, perdita di volatili e accumulo in serbatoi crostali. Questi processi aiutano a spiegare perché una provincia vulcanica possa eruttare basalto, andesite, dacite e riolite in momenti diversi.
Contesti tettonici
La composizione della lava e lo stile di eruzione sono fortemente legati al contesto tettonico. Ogni contesto fornisce un diverso equilibrio di calore, pressione, acqua, interazione crostale e accumulo di magma.
| Contesto | Processo di fusione | Prodotti tipici della lava | Espressione geologica |
|---|---|---|---|
| Dorsali medio-oceaniche | Fusione per decompressione del mantello in risalita. | Basalto toleitico, lava a cuscino, flussi a lastra, dicchi. | Formazione della crosta oceanica e creste vulcaniche sottomarine. |
| Zone di subduzione | Fusione per flusso da acqua e volatili derivati dalla placca. | Basalto, andesite, dacite, riolite, cupole, flussi bloccosi. | Archipelaghi insulari, archi continentali, stratovulcani e centri esplosivi. |
| Hotspot | Fusione per decompressione in pennacchi del mantello o anomalie termiche durature. | Scudi basaltici, basalti alcalini, tubi lavici, pāhoehoe, ʻaʻā. | Isole oceaniche, vulcani a scudo e lunghe catene vulcaniche. |
| Rift continentali | Estensione, decompressione e trasferimento di calore crostale. | Basalti fino a rioliti, flussi di ossidiana, cupole e lave alcaline. | Valli di rift, sistemi di fessure, campi vulcanici e complessi di caldere. |
| Grandi province ignee | Fusione del mantello ad alto volume ed eruzione da fessure. | Basalti da inondazione, sequenze di flussi spessi, altopiani lavici. | Altopiani vulcanici stratificati e ampie province basaltiche. |
Chimica, temperatura e viscosità
Il contenuto di silice è uno dei fattori più influenti sul comportamento della lava. La lava basaltica a basso contenuto di silice è più calda e fluida; la lava riolitica ad alto contenuto di silice è più fredda, appiccicosa e più propensa a intrappolare gas o a raffreddarsi rapidamente formando vetro.
| Tipo di lava | Tipico contenuto di SiO2 | Temperatura tipica di eruzione | Viscosità relativa | Prodotti comuni |
|---|---|---|---|---|
| Basaltica | Circa 45-52% in peso | Circa 1100-1250 °C | Basso | Pāhoehoe, ʻaʻā, tubi lavici, flussi a lastra, lava a cuscino, scorie. |
| Andesitica | Circa 52-63% in peso | Circa 900-1100 °C | Medio | Flussi bloccosi, lave a cono composito, spruzzi, brecce. |
| Dacitica | Circa 63-69% in peso | Circa 800-950 °C | Alto | Flussi corti e spessi, cupole, spine, margini pomicei. |
| Riolitica | Maggiore di circa 69% in peso | Circa 650-850 °C | Molto alta | Ossidiana, pomice, lava a flusso stratificato, cupole, coulée. |
Perché il gas cambia tutto
I volatili come acqua, anidride carbonica e anidride solforosa si dissolvono nel magma in profondità. Man mano che il magma risale e la pressione diminuisce, questi volatili formano bolle. Se la lava è fluida, il gas può sfuggire più facilmente. Se la lava è viscosa, il gas può rimanere intrappolato, producendo pomice, frammentazione esplosiva o crescita di cupole guidata dalla pressione.
Stili di flusso superficiali e sottomarini
Lo stile della colata di lava è un’espressione diretta di viscosità, pendenza, tasso di effusione, velocità di raffreddamento, contenuto cristallino e formazione della crosta. I sistemi basaltici possono produrre forme sia lisce che frastagliate, mentre le lave ricche di silice costruiscono comunemente masse corte, spesse e bloccosi.
Pāhoehoe
Il basalto fluido sviluppa una crosta sottile e flessibile che si increspa e si piega mentre la lava continua a muoversi sotto di essa. Il risultato sono superfici lisce, cordate, gonfie o a conchiglia.
ʻAʻā
Una colata basaltica frammentata si rompe in clinker angolari e si muove con una superficie ruvida e abrasiva. Si forma comunemente quando la lava è più fredda, più cristallina o si muove sotto maggiore sforzo.
Colate bloccosi
La lava andesitica a riolitica spesso forma colate spesse con superfici a blocchi fratturati. I loro interni possono rimanere caldi e duttili mentre le croste esterne si rompono in lastre angolari.
Dossi di lava
Lava dacitica o riolitica molto viscosa può accumularsi vicino a una bocca invece di fluire lontano. I dossi possono crescere come lobi, spine o coulee, e il loro collasso può generare depositi di blocchi e ceneri.
Lava a cuscino
L’eruzione sottomarina raffredda la lava in lobi arrotondati con bordi vetrosi raffreddati. Le lave a cuscino registrano eruzioni sottomarine o subglaciali e sono comuni nel basalto oceanico.
Tubi di lava
Una colata di basalto può formare una crosta mentre la lava liquida defluisce attraverso un interno termicamente isolato. Quando la colata si svuota, può lasciare un tubo simile a una caverna.
Varietà geologiche di lava
Le varietà di lava si comprendono meglio come combinazioni di composizione e texture. Un nome come basalto, andesite o riolite descrive chimica e mineralogia; un nome come scoria, pomice, ossidiana o lava a cuscino descrive texture o ambiente eruttivo.
| Varietà | Composizione o processo | Carattere visibile | Cosa registra |
|---|---|---|---|
| Basalto | Lava mafica a basso contenuto di silice. | Scura, a grana fine, a volte vescicolare o porfirica. | Lava calda e fluida comune a dorsali, punti caldi, rift e province di basalti a colata. |
| Andesite | Lava intermedia, spesso associata ad archi vulcanici. | Grigio a marrone, comunemente porfirica, bloccoso o brecciata. | Lava più viscosa influenzata da sistemi di subduzione ricchi d’acqua e dall’evoluzione crostale. |
| Dacite | Lava intermedia a felsica ricca di silice. | Grigio chiaro a marrone, bloccoso, formato da dossi, a volte pomiceo. | Alta viscosità, alta ritenzione di gas e colate o dossi corti e spessi. |
| Riolite | Lava ad alto contenuto di silice. | Chiaro a rossastro, a bande di flusso, vitreo, pomiceo o formato da dossi. | Fusi ricchi di silice che si raffreddano come ossidiana, pomice, dossi o colate a bande. |
| Ossidiana | Vetro vulcanico rapidamente raffreddato, solitamente riolitico. | Vetro lucido nero, marrone, grigio o a bande con frattura concoide. | Raffreddamento così rapido che i cristalli non hanno avuto il tempo di crescere. |
| Scoria | Frammenti di lava mafica a intermedia ricchi di gas. | Roccia porosa scura, rossa o marrone con pareti di bolle spesse. | Stili eruttivi di degassamento, ossidazione e produzione di scorie. |
| Pomice | Lava felsica ricca di gas espansa in vetro schiumoso. | Materiale chiaro, altamente vescicolare e leggero che può galleggiare inizialmente. | Attività silicica esplosiva o effusiva ricca di volatili. |
| Spruzzi e bombe | Frammenti fusi espulsi da un condotto. | Gocce saldate, nastri attorcigliati, bombe a fuso, forme a crosta di pane. | Frammentazione e modellamento mentre la lava era ancora plastica o fusa. |
Strutture di raffreddamento e caratteristiche post-flusso
Una volta che la lava smette di muoversi, il raffreddamento continua a scrivere nuove strutture nella roccia. Queste caratteristiche aiutano i geologi a ricostruire la direzione del flusso, la storia del raffreddamento, l'interazione con l'acqua e le alterazioni successive.
Giunti colonnari
Flussi spessi e laghi di lava possono contrarsi in colonne poligonali durante il raffreddamento. Le colonne crescono approssimativamente perpendicolari alle superfici di raffreddamento.
Bande di flusso
La lava ricca di silice e l'ossidiana possono conservare striature, pieghe e bande dovute al movimento di strati di fusione leggermente diversi prima del raffreddamento finale.
Margini raffreddati
La lava a contatto con acqua, sedimenti umidi, ghiaccio o aria fredda può sviluppare bordi vitrei o pellicole a grana fine.
Fratture e giunti
La contrazione da raffreddamento, l'inflazione del flusso e le tensioni successive creano crepe che possono guidare fluidi e la crescita di minerali secondari.
Inflazione della lava
Il basalto fluido può continuare ad alimentare sotto una crosta, sollevando la superficie e creando tumuli, creste di pressione e cavità vuote.
Amigdale
Le vesicole possono essere successivamente riempite da minerali come calcite, quarzo, calcedonio, zeoliti, clorite o epidoto, formando lava amigdaloide.
Vesicole, amigdale e registrazioni di gas
Le vesicole sono bolle di gas congelate. La loro dimensione, forma, abbondanza e allineamento rivelano come i gas sono sfuggiti, la velocità del movimento della lava e come il flusso si è raffreddato.
- Le vesicole rotonde si formano quando le bolle sono conservate senza molto allungamento.
- Le vesicole allungate registrano il movimento o il taglio del flusso mentre la lava era ancora morbida.
- Le sommità ricche di vesicole mostrano spesso gas che si accumulano nella parte superiore di un flusso di basalto.
- Le amigdale indicano che fluidi sono successivamente passati attraverso la roccia depositando minerali secondari.
- La schiuma di pomice rappresenta una vesicolazione estrema in vetro ricco di silice.
Identificazione e somiglianze
La lava si identifica tramite la texture, il contesto, la mineralogia, la densità, il magnetismo e la frattura. Il solo colore non è affidabile, perché scorie industriali, clinker da forno, vetro prodotto, rifiuti di carbone e materiali porosi tinti possono assomigliare a rocce vulcaniche.
Indizi utili
- Le vesicole possono essere rotonde, allungate, aperte o riempite di minerali.
- Il basalto è comunemente denso, scuro e debolmente magnetico a causa degli ossidi di ferro e titanio.
- L'ossidiana mostra una lucentezza vitrea e una frattura concoidale.
- La pomice è insolitamente leggera a causa dell'abbondanza di pori sigillati.
- Il contesto vulcanico supporta fortemente l'identificazione.
Scoria e clinker
La scoria può essere scura e vesicolare, ma può contenere gocce metalliche, colori innaturali, superfici di vetro industriale o contesti legati a fonderie, binari ferroviari, forni o discariche.
Vetro naturale contro vetro prodotto
Ossidiana e vetro prodotto possono entrambi rompersi con frattura concoidale. Le bande di flusso, le sferuliti, le inclusioni vulcaniche e il contesto geologico aiutano a identificare l’ossidiana.
Cura e manipolazione
Il basalto denso e molti campioni di lava sono stabili per l’esposizione, ma le forme porose e vetrose richiedono una manipolazione più attenta. Pomice e scoria possono perdere granuli dalle pareti sottili delle bolle, mentre l’ossidiana può avere bordi molto taglienti. Evita shock termici, acqua bollente, fiamme dirette e oli o cere pesanti che possono impregnare il materiale poroso e modificarne la superficie.
Pulizia
Usa un pennello morbido, una pompetta d’aria o un panno asciutto. Il basalto stabile può essere risciacquato brevemente e asciugato accuratamente, ma scoria e pomice porose non devono essere lasciate bagnate.
Conservazione
Avvolgi ossidiana e altri pezzi vetrosi appuntiti in modo che i bordi non taglino la pelle o graffino i campioni vicini. Supporta la pomice e la scoria fragili dal basso.
Visualizza
L’illuminazione laterale rivela meglio vesicole, linee di flusso, lucentezza vetrosa e amigdali riempite da minerali rispetto a un’illuminazione diretta intensa.
Domande frequenti
La lava è sempre basalto?
No. Il basalto è il tipo di lava più diffuso sulla superficie terrestre, specialmente negli ambienti oceanici e hotspot, ma la lava può anche essere andesitica, dacitica, riolitica o di composizione più insolita.
Perché alcuni flussi di lava appaiono lisci mentre altri sono frastagliati?
Il pāhoehoe liscio e l’ʻāʻā frastagliato possono entrambi essere basaltici. La differenza dipende da temperatura, cristallinità, contenuto di gas, pendenza, velocità di flusso e dal modo in cui la crosta esterna si rompe o si piega mentre l’interno continua a muoversi.
Come diventa la lava ossidiana?
L’ossidiana si forma quando la lava ricca di silice si raffredda così rapidamente che i cristalli non hanno il tempo di crescere. Il risultato è un vetro vulcanico con lucentezza lucida e frattura concoidale.
Perché la pomice può galleggiare?
La pomice contiene così tante bolle di gas sigillate che la sua densità complessiva può essere inferiore a quella dell’acqua. Una volta che l’acqua entra nella rete porosa, un pezzo che una volta galleggiava può infine affondare.
Cosa sono le amigdali nella lava?
Le amigdali sono bolle di gas precedenti poi riempite da minerali trasportati dai fluidi. I riempimenti comuni includono calcite, quarzo, calcedonio, zeoliti, clorite ed epidoto.
La lava può formarsi sott’acqua?
Sì. Le eruzioni sottomarine sono comuni nelle dorsali medio-oceaniche e negli ambienti vulcanici oceanici. La lava che erutta in acqua spesso forma strutture a cuscino con margini vetrosi raffreddati.
La storia della formazione in una sola vista
La lava è la parte visibile di un profondo processo geologico: la roccia si fonde parzialmente, il magma risale, i gas si espandono e il materiale fuso emerge nell’aria, nell’acqua, nel ghiaccio o sul terreno aperto. Da quel momento, il raffreddamento inizia a trasformare il movimento in texture. Basalto cordato, ʻāʻā frastagliato, lava a cuscino, vetro ossidiano, schiuma di pomice, scoria, cupole, tubi, colonne, vesicole e amigdali sono tutte testimonianze della stessa trasformazione: il calore della Terra che diventa un linguaggio permanente della superficie.