Definicja pojęcia:

lawa

Lawa – gorąca magma o temperaturze ok. 800-1200°C wydobywająca się na powierzchnię Ziemi podczas erupcji wulkanicznych. Lawa stanowi upłynniony stop tlenków krzemu (SiO₂), glinu (Al₂O₃), żelaza (FeO), magnezu (MgO), wapnia (CaO), sodu (Na₂O), potasu (K₂O), tytanu (TiO₂) oraz śladowych ilości tlenków innych metali, zubożony o składniki lotne emitowane do atmosferyparę wodną (H₂O), ditlenek węgla (CO₂), ditlenek siarki (SO₂), siarkowodór (H₂S). Lawy, w zależności od zawartości ditlenku krzemu, czyli krzemionki (SiO₂), zróżnicowane są na lawy kwaśne (> 66% SiO₂), lawy obojętne (53-66% SiO₂) oraz lawy zasadowe (< 53% SiO₂) różniące się lepkością i prędkością przepływu. Lawa po zastygnięciu tworzy magmowe skały wylewne (wulkaniczne) lub skały piroklastyczne (dejekcyjne) budujące różnorodne formacje lawowe (np. wulkany stożkowe i tarczowe, pola lawowe, kopuły lawowe, jaskinie lawowe).
  1. Erupcje wulkaniczne
  2. Skład chemiczny i właściwości lawy
  3. Rodzaje przepływów lawy
  4. Formacje lawowe

Erupcje wulkaniczne


Lawa jest materiałem wulkanicznym, określanym mianem magmy, który wydobywa się na powierzchnię Ziemi podczas erupcji wulkanicznych (wybuchów wulkanów). Magma stanowi płynny i rozżarzony stop składający się głównie z krzemianów i glinokrzemianów z niewielką domieszką siarczków i tlenków metali oraz rozpuszczonych pod ciśnieniem gazów (np. pary wodnej, ditlenku węgla, ditlenku siarki, siarkowodoru), tworzący się w procesie wytapiania skał w górnym płaszczu Ziemi lub głębszych partiach skorupy ziemskiej. Magma wznosi się w kominie wulkanicznym w kierunku jego ujścia (krateru wulkanicznego) pod wpływem siły wyporu spowodowanej mniejszą gęstością tego stopu w porównaniu do otaczającej skały macierzystej i ciśnienia wzrastającego wraz z uwalnianiem się zawartych w niej gazów.

Erupcje wulkaniczne, w zależności od rodzaju wydostającego się materiału wulkanicznego, zróżnicowane są na:
  • erupcje wylewne (erupcje efuzywne, efuzje) – wylewy płynnej lawy o niskiej lepkości (np. zasadowej lawy bazaltowej), wydobywające się z otwartych, podłużnych szczelin w skorupie ziemskiej (tzw. erupcje islandzkie) lub kraterów wulkanicznych i szczelin doprowadzających lawę na zboczach wulkanów tarczowych (szczelin promieniowych) (tzw. erupcje hawajskie); zjawiskiem charakterystycznym dla erupcji wylewnych są strumienie lawy wyrzucane ku górze pod wpływem rozprężania się zawartych w niej pęcherzyków gazu (tzw. fontanny lawy);
  • erupcje wybuchowe (erupcje eksplozywne) – wyrzucanie z kraterów wulkanicznych materiału piroklastycznego w postaci rozdrobnionych fragmentów gęstej i bardzo lepkiej lawy (np. kwaśnej lawy ryolitowej) i rozkruszonych skał stożka wulkanicznego (np. bloków i bomb wulkanicznych, lapilli) oraz popiołów i pyłów wulkanicznych; prowadzące do powstania spływów popiołowych i opadów piroklastycznych (tzw. erupcje pliniańskie) lub gorącej chmury złożonej z mieszaniny pyłów i popiołów zawieszonych w strumieniu gorącego gazu (tzw. erupcje peleańskie);
  • erupcje mieszane (erupcje efuzywno-eksplozywne) – wylewy gęstej lawy o dużej lepkości (np. obojętnej lawy andezytowej) z kraterów stratowulkanów połączone z okresowym wyrzucaniem materiału piroklastycznego w postaci rozdrobnionych fragmentów rozżarzonej i zakrzepłej lawy (np. bomb wulkanicznych, lapilli) (tzw. erupcja strombolijska) lub zestalonych bloków lawowych (tzw. erupcja wulkaniczna) oraz uwalnianiem gazów wulkanicznych.

Siła erupcji wulkanicznej zależy głównie od zawartości gazów rozpuszczonych w magmie, ciśnienia wywieranego przez lotne gazy uwalniane podczas wznoszenia się magmy w kominie wulkanicznym, szybkości uwalniania gazów (tzw. dekompresji) i lepkości magmy wynikającej ze składu chemicznego (głównie zawartości krzemionki, SiO₂). Największa siła erupcji cechuje wulkany eksplozywne (np. Pinatubo, Wezuwiusz) i efuzywno-eksplozywne (np. Stromboli, Etna), w których bardzo gęsta i lepka lawa powoduje zaczopowanie komina wulkanicznego, prowadząc do gwałtownych wybuchów. Erupcje o stosunkowo łagodnym przebiegu są cechą charakterystyczną wulkanów efuzywnych (np. Kilauea) i pól lawowych (np. Holuhraun).
Erupcja efuzywno-eksplozywna stratowulkanu. (infografika)

Skład chemiczny i właściwości lawy


Lawa jest rozżarzoną magmą, która wydostaje się na powierzchnię Ziemi z krateru wulkanu lub szczelin w kontynentalnej i oceanicznej skorupie ziemskiej podczas erupcji wulkanicznych (np. erupcji efuzywnych lub efuzywno-eksplozywnych). Stanowi upłynniony stop składający się głównie z tlenków krzemu (SiO₂), glinu (Al₂O₃), żelaza (FeO), magnezu (MgO), wapnia (CaO), sodu (Na₂O), potasu (K₂O), tytanu (TiO₂) oraz śladowych ilości tlenków innych metali, jednak w przeciwieństwie do magmy zubożona jest o składniki lotne uwalniane do atmosfery – parę wodną (H₂O), ditlenek węgla (CO₂), ditlenek siarki (SO₂) czy siarkowodór (H₂S).

Lawy, w zależności od zawartości ditlenku krzemu, czyli krzemionki (SiO₂), zróżnicowane są na trzy główne rodzaje:
  • lawy kwaśne (> 66% SiO₂) – lawy cechujące się bardzo dużą lepkością w zakresie od 10⁵ Pa⋅s (dla lawy ryolitowej w 1200°C) do 10⁸ Pa⋅s (dla lawy ryolitowej w 800°C); wykazują wolną prędkość przepływu i stosunkowo szybko zastygają na powierzchni; tworzą krótkie strumienie i kopuły lawowe lub warstwy materiałów piroklastycznych; powodują zaczopowanie kominów wulkanicznych, przyczyniając się do gwałtownych erupcji wulkanicznych;
  • lawy obojętne (53-66% SiO₂) – lawy cechujące się dużą lepkością (3,5⋅10³ Pa⋅s dla lawy andezytowej w temp. 1200°C); wykazują umiarkowaną prędkość przepływu i szybkość zastygania na powierzchni; często gromadzą się u podnóży wulkanu, gdzie naprzemianlegle z warstwami popiołów i pyłów tworzą strome stożki wulkaniczne; przyczyniają się do gwałtownych erupcji wulkanicznych poprzez zaczopowanie ujścia kominów wulkanicznych;
  • lawy zasadowe (< 53% SiO₂) – płynne lawy cechujące się małą lepkością (10-100 Pa⋅s dla lawy bazaltowej w temp. 1100-1200°C); charakterystyczne dla erupcji wylewnych (efuzji) o łagodnym przebiegu; wykazują dużą prędkość przepływu i wolno zastygają na powierzchni; rozlewają się na duże odległości od właściwego miejsca erupcji wulkanicznej (krateru wulkanicznego, szczelin w skorupie ziemskiej), tworząc długie strumienie i rozległe pokrywy lawowe.

Temperatura lawy jest w głównej mierze zależna od składu chemicznego lawy, zawartości rozpuszczonych gazów i stopnia jej lepkości. Temperatura gęstych i lepkich law kwaśnych, zawierających duże ilości krzemionki (SiO₂) i rozpuszczonych gazów, wynosi z reguły od 800 do 1000°C. Temperatura płynnych law zasadowych cechujących się niewielką lepkością oraz niską zawartością krzemionki (SiO₂) i rozpuszczonych gazów sięga 1100-1200°C.
Lawy zasadowe są płynnymi lawami o małej lepkości i temperaturze sięgającej 1200°C, które rozlewają się na duże odległości od miejsca erupcji w postaci strumieni lawowych. Źródło: ImageBank4u/Shutterstock

Rodzaje przepływów lawy


Prędkość przepływu lawy, czyli szybkość przemieszczania się lawy po erupcji wulkanicznej, zależy od jej lepkości warunkowanej składem chemicznym i temperaturą, stopnia nachylenia podłoża oraz ilości lawy wydostającej się na powierzchnię z miejsca erupcji. Lawy zasadowe (np. lawy bazaltowe) cechują się niewielką lepkością i wysoką temperaturą, w związku z czym wykazują duże prędkości przepływu osiągające wartości ok. 30-40 km/h (np. erupcje Mauna Loa i Kilauea). Lawy o charakterze kwaśnym (np. lawy ryolitowe) lub obojętnym (np. lawy andezytowe), charakteryzujące się znacznie większą lepkością i niższą temperaturą, osiągają niewielkie prędkości przepływu o wartości 3-4 km/h (np. erupcje Wezuwiusza i Etny).

Lawy, zależnie od prędkości przepływu i formy przyjętej po zastygnięciu na powierzchni, zróżnicowane na następujące rodzaje:
  • lawa blokowa (haw. ʻaʻā – kamienna lawa) – lawa bazaltowa o stosunkowo dużej lepkości, małej zawartości pęcherzyków gazu i niewielkiej prędkości przepływu; jej powierzchnia po zastygnięciu tworzy grubą, chropowatą skorupę pokrytą warstwą nieregularnych, wielobocznych boków lawowych (tzw. klinkierów);
  • lawa trzewiowa (sznurowa) (haw. pahoehoe – gładka lawa) – lawa bazaltowa o małej lepkości, dużej zawartości pęcherzyków gazu i dużej prędkości przepływu; podczas zastygania pokrywa się gładką powłoką, która pod wpływem płynących we wnętrzu strumieni lawy ulega pofałdowaniu, tworząc formy przypominające sploty liny;
  • lawa poduszkowa (puklista) – lawa bazaltowa pochodząca z erupcji podwodnych wulkanów lub wydobywająca się ze szczelin w oceanicznej skorupie ziemskiej; ulega gwałtownemu stygnięciu w kontakcie z wodą morską, rozpadając się na spłaszczone, elipsoidalne formy pokryte gąbczastą i szklistą skorupą (tzw. poduszki).

Lawy blokowe (ʻaʻā) i trzewiowe (pahoehoe) typowe dla erupcji wulkanów tarczowych na Hawajach (tzw. erupcji hawajskich) są zasadowymi lawami bazaltowymi o identycznym składzie chemicznym, różniącymi się jednak lepkością, zawartością rozpuszczonych gazów, temperaturą i szybkością przepływu. Lawy pahoehoe mogą przechodzić w bardziej lepkie, nieco chłodniejsze i wolniej płynące lawy ʻaʻā wraz ze zmianami warunków zachodzącymi podczas spływania lawy po stromych zboczach wulkanu bądź związanymi z nieustanną utratą ciepła i uwalnianiem gazów w miarę oddalania się od krateru wulkanicznego.
Porównanie zastygłych powierzchni lawy blokowej (ʻaʻā) i lawy trzewiowej (pahoehoe). Źródło: www.sandatlas.org/Shutterstock
Porównanie zastygłych powierzchni lawy blokowej (ʻaʻā) i lawy trzewiowej (pahoehoe). Źródło: www.sandatlas.org/Shutterstock

Formacje lawowe


Erupcje wulkaniczne wiążące się z wylewami lawy lub wyrzucaniem dużych ilości materiałów piroklastycznych powstałych z rozdrobnionych fragmentów zakrzepłej lawy i rozkruszonych skał budujących wulkany (np. bloków lawy, bomb wulkanicznych, lapilli, popiołów i pyłów wulkanicznych) pełnią istotną rolę w formowaniu wulkanicznego ukształtowania terenu. Produkty działalności wulkanicznej wchodzą w skład magmowych skał wylewnych (skał wulkanicznych) tworzących się w procesie zastygania lawy i skał piroklastycznych tworzących się w wyniku osadzania się opadających fragmentów zestalonej lawy i okruchów skalnych.

Formacje lawowe obejmują:
  • stratowulkany (wulkany złożone) – wysokie wulkany stożkowe o stromych zboczach nachylonych pod kątem 20-40°, zbudowane z naprzemianlegle ułożonych pokryw lawowych (utworzonych z zakrzepłej lawy andezytowej) i pokryw piroklastycznych (utworzonych z bomb wulkanicznych, lapilli, głazów); np. Etna, Wezuwiusz, Fudżi;
  • wulkany tarczowe – płaskie, rozległe wulkany o łagodnych zboczach nachylonych pod kątem 6-8°, zbudowane wyłącznie z pokryw lawowych utworzonych z zasadowych law bazaltowych wydobywających się na powierzchnię podczas erupcji wylewnych (efuzji); np. wulkany hawajskie (Mauna Loa), wulkany islandzkie (Skjaldbreiður);
  • kopuły lawowe – niewielkie kopulaste wzniesienia o zaokrąglonym wierzchołku i stromych zboczach nachylonych pod kątem 45-75°; powstające w wyniku spiętrzenia i szybkiego zestalenia lepkiej lawy (np. kwaśnej lawy ryolitowej) bezpośrednio nad kraterem wulkanicznym; np. Unzen, Soufrière, Novarupta, Merapi;
  • pola lawowe – rozległe równiny lub płaskowyże utworzone w wyniku zastygnięcia płynnej lawy o małej lepkości (np. lawy bazaltowej) wydostającej się na powierzchnię ze szczelin w skorupie ziemskiej podczas erupcji wylewnej (efuzji); np. islandzkie pola lawowe (Holuhraun, Ögmundarhraun);
  • jaskinie lawowe – naturalne tunele utworzone podczas przepływu strumieni gorącej lawy bazaltowej (pahoehoe) pod powierzchniową warstwą zastygłej lawy; występują głównie na wyspach wulkanicznych i są charakterystyczne dla erupcji wylewnych; np. hawajskie jaskinie lawowe (Kazumura Cave), islandzkie jaskinie lawowe (Surtshellir).

Formą charakterystyczną dla wielu stratowulkanów i niektórych wulkanów tarczowych jest kaldera stanowiąca rozległe, koliste i stosunkowo płytkie zagłębienie w szczytowej części wulkanu. Kaldera może powstawać w wyniku zapadnięcia się stożka wulkanicznego nad opróżnionym wskutek gwałtownej erupcji eksplozywnej zbiornikiem magmy (tzw. komorą wulkaniczną) (np. Wezuwiusz, Kilimandżaro, Krakatau) bądź zapadnięcia się stropu komory wulkanicznej podczas erupcji wylewnej (np. Mauna Loa, Kilauea, Sierra Negro).
Rodzaje formacji lawowych. (infografika)

Legenda. Pokaż objaśnienia oznaczeń i skrótów
Szukaj
Oceń stronę
Ocena: 4.6
Wybór wg alfabetu:
a b c ć d e f g h i j k l ł m n o q p r s ś t u v w x y z ż ź