vulkanudbrud producerer tre typer materialer: gas, lava og fragmenteret affald kaldet tephra.
Magma indeholder gas. Ved høje tryk opløses gasserne i magma. Men hvis trykket falder, kommer gassen ud af opløsningen og danner bobler. Denne proces er analog med, hvad der sker, når en popflaske åbnes. Pop aftappes under tryk, hvilket tvinger kulsyre til at opløses i væsken. Som et resultat vil en flaske pop, som du finder på supermarkedshylden, have få eller ingen bobler. Hvis du åbner flasken, reducerer du trykket i den. Popen begynder at bruse, da kulsyre kommer ud af opløsningen og danner bobler.
hovedkomponenten i vulkangasemissioner er vanddamp, efterfulgt af kulsyre (CO2), svovlsyre (SO2) og hydrogensulfid (H2S).
vulkaner frigiver gasser, når de bryder ud, og gennem åbninger kaldet fumaroler (figur 11.7). De kan også frigive gas i jord og grundvand.
Lava
den lethed, hvormed lava flyder, og de strukturer, den danner, afhænger af, hvor meget silica og gas lavaen indeholder. Jo mere silica, jo mere polymerisering (dannelse af lange molekyler) forekommer, afstivning af lava. Stivheden af lava er beskrevet med hensyn til viskositet– lava, der flyder let, har lav viskositet, og lava, der er klæbrig og stiv, har høj viskositet.
generelt indeholder lava med høj silica mere gas end lavsilica lava. Når gassen dannes i bobler, øges viskositeten yderligere. Overvej pop-analogien igen. Hvis du skulle ryste flasken kraftigt og derefter åbne den, pop ville komme fosser ud i en tyk, skummende strøm. I modsætning hertil, hvis du passede på ikke at ryste flasken, før du åbnede den, kunne du hælde en tynd strøm af væske ud.
kemisk sammensætning påvirker tykkelsen og formen af lavastrømme
tykkelsen og formen af en lavastrøm afhænger af dens viskositet. Jo større viskositet, jo tykkere strømning, og jo kortere afstand bevæger den sig, før den størkner. Meget tyktflydende lava flyder måske slet ikke meget langt og akkumuleres simpelthen som en bule, kaldet en lavakuppel, i en vulkanens krater. Figur 11.8 viser en kuppel dannet af rhyolitisk lava i Mt-krateret. St. Helens.
mindre viskøs rhyolitisk lava kan rejse videre, som med den tykke strømning i figur 11.9 (højre). Venstre for figur 11.9 viser tynde strømme af fritflydende, lav-silica, lavviskositet basaltisk lava.
lavviskositet basaltiske lavastrømme kan rejse lange afstande, hvis de bevæger sig gennem ledninger kaldet lavarør. Disse er tunneler inden for ældre størknede lavastrømme. Figur 11.10 (øverst) viser udsigt til et lavarør gennem et hul i den overliggende klippe, kaldet et ovenlysvindue. Figur 11.10 (nederst) viser det indre af et lavarør, med en person til skala. Lavarør dannes naturligt og let, fordi flydende mafisk lava fortrinsvis afkøles nær dens margener og danner solid lava Lev kerstes, der til sidst lukker over toppen af strømmen. Lava i rør kan strømme i 10 ‘ erne km, fordi rørene isolerer lavaen fra atmosfæren og sænker den hastighed, hvormed lavaen afkøles. Vulkanerne er fyldt med tusindvis af gamle, drænede lavarør, nogle så længe som 50 km.
Lavastrukturer
Pahoehoe
Lava, der flyder på overfladen, kan antage forskellige former, når det køler af. Basaltisk lava med en ufragmenteret overflade, som den i figur 11.9 (til højre), kaldes pahoehoe. (udtales pa-hoy-hoy). Pahoehoe kan være glat og bølgende. Det kan også udvikle en rynket tekstur, kaldet ropy lava, som vist i figur 11.11. Ropy lava dannes, når det yderste lag af lavaen afkøles og udvikler en hud (synlig som et mørkt lag i figur 11.11, venstre), men huden er stadig varm og tynd nok til at være fleksibel. Huden er stivere end lavaen under den og trækkes af flydende lava og foldes op i rynker. Figur 11.11 (til højre) er et nærbillede, efter at der er foretaget et snit for at vise den indre struktur af en rynket lavastrøm. Bemærk de mange huller eller vesikler i lavaen, der dannes, når lavaen størkner omkring gasbobler.
A ‘ A og blokeret Lava
Hvis det ydre lag af lavastrømmen ikke kan rumme bevægelsen af lava nedenunder ved at deformere glat, vil det ydre lag bryde ind i fragmenter, når lava bevæger sig under det. Dette kan ske, hvis lavastrømmen udvikler et tykkere, mere sprødt ydre lag, eller hvis det bevæger sig hurtigere. Resultatet er en skarp og splinteragtig murbrokkerlignende lavastrøm kaldet a ‘ A (udtalt som “lava”, men uden l og v). Figur 11.12 (til venstre) viser et nærbillede af den fremadskridende front af en A ‘ A lavastrøm (strømmen bevæger sig mod seeren). Figur 11.12 (til højre) viser en A ‘ A lavastrøm set fra siden. Sammenlign tekstur af A ‘ A strømmen med tekstur af lysere-grå pahoehoe lava i forgrunden af billedet.
højere viskositet andesitisk lavastrømme udvikler også en fragmenteret overflade, kaldet blokeret lava. Dette er synligt i tåen på den andesitiske lavastrøm fra Figur 11.9 (til højre). Forskellen mellem a ‘ A og den andesitiske blokerede lava er, at den blokerede lava har fragmenter med glattere overflader og færre vesikler.
Lavapuder
når lava strømmer ud i vand, afkøles lavaens yderside hurtigt og skaber et rør (figur 11.13 (øverst til venstre)). Klatter af lava udvikler sig i enden af røret (figur 11.13 (øverst til højre)) og danner puder. Nederst til venstre i figur 10.13 viser puder, der dækker havbunden, og nederst til højre viser den karakteristiske afrundede form af puder i outcrop. Fordi puder altid dannes under vand, giver det os information om, at miljøet var under vand, at finde dem i rockrekorden.
søjleformede samlinger
når lavastrømme afkøles og størkner, krymper de. Lange lodrette revner eller samlinger dannes inden i den sprøde klippe for at give mulighed for krympning. Set ovenfra danner samlingerne polygoner med 5, 6 eller 7 sider og vinkler på cirka 120 liter mellem siderne (figur 11.14).
figur 11.15 viser et sidebillede af søjleformede samlinger i en basaltisk lavastrøm på Island.
pyroklastiske materialer
popflaskeanalogien illustrerer et andet nøglepunkt om gasbobler i væske, hvilket er, at boblerne kan drive væske. På samme måde som at ryste en popflaske for at skabe flere bobler får pop til at strømme ud, når flasken åbnes, kan gasbobler voldsomt fremdrive lava og andre materialer fra en vulkan, hvilket skaber et eksplosivt udbrud.
samlet kaldes løst materiale kastet fra en vulkan tephra. Individuelle fragmenter omtales generelt som pyroklaster, så undertiden kaldes tephra også pyroklastisk affald. Pyroklaster klassificeres efter størrelse.
vulkansk aske
partikler mindre end 2 mm i diameter kaldes vulkansk aske. Vulkansk aske består af små mineralkorn og glas. Figur 11.16 viser vulkansk aske på tre skalaer: øverst til venstre er aske fra 2010-udbruddet af Eyjafjallaj Lirkull på Island. Billedet blev taget med et scanningselektronmikroskop ved cirka 1000 gange forstørrelse. Øverst til højre er aske fra 1980-udbruddet af Mt. St. Helens, samlet i Yakima, omkring 137 km nordøst for Mt. St. Helens. Individuelle partikler er under 1 mm i størrelse. Figur 11.16 (nederst) viser en landsby nær Mt. Merapi i Indonesien støvede i aske efter et udbrud 2010.
Lapilli
fragmenter med dimensioner mellem 2 mm og 64 mm klassificeres som lapilli. Figur 11.17 (øverst til venstre) viser lapilli i den gamle by Pompeji, som blev begravet, da Mt. Vesuv brød ud i 79 E.V. T. figur 11.17 (nederst til venstre) er en form for lapilli kaldet Pele ‘ s tears, opkaldt efter diety Pele. Peles tårer dannes, når dråber af lava afkøles hurtigt, når de kastes gennem luften. Hurtigt at bevæge sig gennem luften kan trække Peles tårer ud i lange tråde kaldet Peles hår (figur 11.17, højre). De mørke masser i figur 11.17 (højre) inden i Peles hår er Peles tårer.
blokke og bomber
fragmenter større end 64 mm klassificeres som blokke eller bomber afhængigt af deres oprindelse. Blokke er faste fragmenter af vulkanen, der dannes, når et eksplosivt udbrud knuser de allerede eksisterende klipper. Figur 11.18 viser en af mange blokke fra et eksplosivt udbrud ved Halema ‘ uma ‘ u-krateret ved K-vulkanen i maj 1924. Blokken har en masse på cirka 7 tons og landede 1 km fra krateret.
bomber dannes, når lava kastes fra vulkanen og afkøles, når den bevæger sig gennem luften. At rejse gennem luften kan få lavaen til at få en strømlinet form, som med eksemplet i figur 11.19.
effekter af Gas på Lapilli og bomber
tilstedeværelsen af gas i udbrud lava kan få lapilli og bomber til at antage karakteristiske former, når lavaen fryser omkring gasboblerne, hvilket giver klipperne en vesikulær (hulfyldt) struktur. Pimpsten (figur 11.20) dannes af gasfyldt felsic lava. Figur 11.20 (højre), viser en forstørret visning af prøven til venstre. De mørke pletter på fotografiet er mineralkrystaller, der dannedes i magmakammeret, før lavaen brød ud. Pimpsten flyder på vand, fordi nogle af hullerne er helt lukkede og luftfyldte.
den mafiske modstykke til pimpsten er scoria (figur 11.21, venstre). Mafisk lava kan også danne reticulit (figur 11.21, højre), en sjælden og skrøbelig sten, hvor væggene omkring boblerne alle har sprængt og efterlader et delikat netværk af glas.
