Fyzikální Geologie, První University of Saskatchewan Edition

Sopečné erupce produkují tři druhy materiálů: plynové, lávové, a roztříštěné trosky zvané tephra.

Magma obsahuje plyn. Při vysokých tlacích jsou plyny rozpuštěny v magmatu. Pokud však tlak klesá, plyn vychází z roztoku a vytváří bubliny. Tento proces je analogický tomu, co se stane, když se otevře popová láhev. Pop se plní do lahví pod tlakem a nutí plynný oxid uhličitý, aby se rozpustil do tekutiny. Výsledkem je, že láhev popu, kterou najdete na polici supermarketu, bude mít málo až žádné bubliny. Pokud otevřete láhev, snížíte tlak v ní. Pop začne šumit, jak plynný oxid uhličitý vychází z roztoku a vytváří bubliny.

hlavní složkou emisí sopečných plynů je vodní pára, následovaná oxidem uhličitým (CO2), oxidem siřičitým (SO2) a sirovodíkem (H2S).

sopky uvolňují plyny při výbuchu a otvory nazývanými fumaroly (obrázek 11.7). Mohou také uvolňovat plyn do půdy a podzemních vod.

Obrázek 11.7 A fumaroly na Pu’u’Ō’ō Kráteru, Hawaii. Žlutá kůra podél okraje fumarolu je vyrobena z krystalů síry. Krystaly se tvoří, když se sírová pára ochladí, když se uvolňuje z fumarolu. Zdroj: U. S. Geological Survey (2016) Public Domain Zobrazit zdrojový kód

Lávové

snadnost, s níž lávové proudy a struktur, forem, závisí na tom, kolik oxidu křemičitého a plynu, lávy, které obsahuje. Čím více oxidu křemičitého, tím více dochází k polymeraci (tvorbě dlouhých molekul), ztuhnutí lávy. Tuhost lávy je popsána z hlediska viskozity-láva, která snadno proudí, má nízkou viskozitu a láva, která je lepkavá a tuhá, má vysokou viskozitu.

obecně platí, že láva s vysokým obsahem oxidu křemičitého obsahuje více plynu než láva s nízkým obsahem oxidu křemičitého. Když se plyn vytvoří do bublin, viskozita se dále zvyšuje. Zvažte znovu analogii popu. Pokud byste měli láhev energicky protřepat a poté ji otevřít, pop by vyšel v hustém, pěnivý tok. Na rozdíl od toho, pokud jste se postarali o to, abyste láhev před otevřením neotřásli, můžete vylévat tenký proud tekutiny.

chemické složení ovlivňuje tloušťku a tvar lávových proudů

tloušťka a tvar lávového proudu závisí na jeho viskozitě. Čím větší je viskozita, tím silnější je tok a čím kratší je vzdálenost, kterou urazí před ztuhnutím. Vysoce viskózní láva nemusí vůbec proudit příliš daleko a jednoduše se hromadí jako boule, nazývaná lávová kupole, v kráteru sopky. Obrázek 11.8 ukazuje kopuli vytvořenou z ryolitické lávy v kráteru Mt. St. Helens.

obrázek 11.8 lávový Dóm v kráteru Mt. St. Helens. Zdroj: Terry Feuerborn (2011) CC BY-NC 2.0 zobrazit zdrojový kód

Méně viskózní rhyolitic láva může dále cestovat, tak s hustou toku na Obrázku 11.9 (vpravo). Vlevo Obrázek 11.9 ukazuje, tenké proudy volně tekoucí, low-oxid křemičitý, nízkou viskozitou čedičové lávy.

Obrázek 11.9 Lávové proudy. Vlevo: geolog sbírá vzorek z čedičového lávového proudu na Havaji. Právo: andezitický lávový proud ze sopky Kanaga na Aleutských ostrovech. Zdroj: Vlevo – U. S. Geological Survey (2014), Public Domain zobrazit zdroj, Vpravo – Michelle Combs, U. S. Geological Survey (2015) Public Domain zobrazit zdrojový kód

Nízkou viskozitou čedičové lávové proudy mohou cestovat delší vzdálenosti, když se pohybují přes potrubí jmenuje lava tubes. Jedná se o tunely uvnitř starších ztuhlých lávových proudů. Obrázek 11.10 (nahoře) ukazuje pohled do lávové trubice skrz otvor v nadložní skále, zvaný Světlík. Obrázek 11.10 (dole) ukazuje vnitřek lávové trubice s osobou pro měřítko. Lávové trubky tvoří přirozeně a snadno, protože tekoucí mafic lava přednostně ochlazuje blízkosti jeho okraje, které tvoří pevný lava levées, že nakonec zavřete přes vrchol toku. Láva v trubkách může proudit po dobu 10 km, protože trubice izolují lávu z atmosféry a zpomalují rychlost, jakou láva ochlazuje. Havajské sopky jsou protkány tisíci starých, odvodněných lávových trubic, některé až 50 km.

obrázek 11.10 lávové trubice. Horný: Otvor ve střeše lávové trubice (nazývané Světlík) umožňující pohled na lávu protékající trubicí (kráter Pu ‚ u’ō‘, Kīlauea). Otvor je přibližně 6 m napříč. Dno: uvnitř lávové trubice, která odváděla lávu od Mt. Svatá Helena při erupci před 1895 lety. Zdroje: Top: U. S. Geological Survey (2016) Public Domain. zobrazit zdroj Dole: Thomas Shahan (2013) CC BY-NC 2.0 zobrazit zdrojový kód

Lávové Konstrukcí

Pahoehoe

Láva tekoucí na povrchu mohou mít různé tvary, jak to se ochladí. Čedičová láva s nefragmentovaným povrchem, jako na obrázku 11.9 (vpravo), se nazývá pahoehoe. (prohlásil pa-hoy-hoy). Pahoehoe může být hladký a vlnitý. Může také vyvinout vrásčitou strukturu, nazývanou ropná láva, jak je znázorněno na obrázku 11.11. Ropná láva se tvoří, když se nejvzdálenější vrstva lávy ochladí a vyvine kůži (viditelná jako tmavá vrstva na obrázku 11.11, vlevo), ale kůže je stále horká a dostatečně tenká, aby byla pružná. Kůže je tužší než láva pod ní a je tažena tekoucí lávou a složena do vrásek. Obrázek 11.11 (vpravo) je detailní pohled po provedení řezu, který ukazuje vnitřní strukturu vrásčitého lávového proudu. Všimněte si mnoha děr, nebo vezikuly, uvnitř lávy, vytvořené, když láva ztuhla kolem plynových bublin.

obrázek 11.11 ropná láva z Havaje. Vlevo: Ropy textura tvořící se jako tenká povrchová vrstva lávy ochlazuje a je vrásčitá pohybem lávy tekoucí pod ní. Vpravo: průřez pohled na ropnou lávu. Zdroje: vlevo: z. T. Jackson (2005) CC BY NC-ND 2.0 view source; vpravo: Fiddledydee (2011)CC BY-NC 2.0 zobrazit zdroj.

‚ a a Blocky Lava

v Případě, že vnější vrstvy lávy nelze umístit pohybu lávy pod deformováním hladce, vnější vrstvy se rozpadnou na fragmenty jako láva se pohybuje pod ní. To by se mohlo stát, pokud lávový proud vytvoří silnější, křehčí vnější vrstvu nebo pokud se pohybuje rychleji. Výsledkem je ostrý a tříštivý suti-jako láva tok nazývá ‚ (vyslovováno jako „lava“, ale bez l a v). Obrázek 11.12 (vlevo) ukazuje detailní pohled na postupující přední část lávového proudu a ‚ a (tok se pohybuje směrem k divákovi). Obrázek 11.12 (vpravo) ukazuje proud lávy a ‚ a při pohledu ze strany. Porovnejte strukturu toku a ‚ a s texturou světlejší šedé pahoehoe lávy v popředí obrázku.

Obrázek 11.12 Aa lávové proudy. Vlevo: detailní pohled na formování a ‚ a během erupce sopky Pacaya v Guatemale. Zorné pole přibližně 1 m napříč. Právo: Rubbly červenohnědá a ‚a lávový proud při pohledu z řetězce kráterů Road, Hawai‘ i sopky národní Park. Pahoehoe je v popředí vidět ve světlejší šedé barvě. Zdroje: fotografie Havajských aa a pahoehoe: Roy Luck (2009)CC BY 2.0 zobrazit zdroj; Pacaya aa: Greg Willis (2008) CC BY-SA 2.0 (štítky přidány) zobrazit zdroj.

Vyšší viskozita planetární lávové proudy také rozvíjet roztříštěný povrch, nazývá blocky lava. To je vidět na špičce andezitického lávového proudu z obrázku 11.9 (vpravo). Rozdíl mezi ‚ a planetární blocky lava je, že blocky lava má fragmenty s hladší povrchy a méně váčků.

lávové polštáře

když láva proudí do vody, vnější část lávy se rychle ochladí a vytvoří trubici (obrázek 11.13 (vlevo nahoře)). Na konci trubice se vyvíjejí kuličky lávy (obrázek 11.13 (vpravo nahoře)) a vytvářejí polštáře. Vlevo dole na obrázku 10.13 jsou polštáře pokrývající mořské dno a vpravo dole výrazný zaoblený tvar polštářů ve výchozu. Protože polštáře se vždy tvoří pod vodou, jejich nalezení ve skalním záznamu nám dává informaci, že prostředí bylo pod vodou.

Obrázek 11.13 Polštářové lávy. Vlevo nahoře: trubka lávy vytlačující pod vodou. Horká láva je vidět skrz trhliny ve stěně trubice. Obraz je přibližně 1 m napříč. (Tichý oceán, poblíž Fidži). Vpravo nahoře: zaoblený konec trubice s prasklinami ukazujícími lávu uvnitř. (Tichý oceán, poblíž Fidži). Vlevo dole: mořské dno poblíž ostrovů Galapágy pokryté polštářovými lávami. Vpravo dole: Balvan vyrobený z 2,7 miliardy let starých polštářů pocházejících z Ely Greenstone v severovýchodní Minnesotě. Zdroje: vlevo Nahoře – NSF a NOAA (2010) CC BY 2.0 zobrazit zdroj, vpravo Nahoře – NSF a NOAA (2010) CC BY 2.0 zobrazit zdroj; vlevo Dole – NOAA Okeanos Explorer Program, Galapágy Rift Expedice 2011 (2011) CC BY 2.0 zobrazit zdroj; vpravo Dole – James St. John (2015) CC BY 2.0 zobrazit zdroj.

Sloupcové spoje

když lávové proudy vychladnou a ztuhnou, zmenšují se. V křehké Skále se tvoří dlouhé svislé trhliny nebo spáry, které umožňují smrštění. Při pohledu shora tvoří klouby mnohoúhelníky s 5, 6 nebo 7 stranami a úhly přibližně 120 ° mezi stranami (obrázek 11.14).

Obrázek 11.14 Sloupovitý klouby pohledu shora, Giant ‚ s Causeway, Severní Irsko. Zdroj: Meg Stewart (2012) CC BY-SA 2.0 zobrazit zdrojový kód

Obrázek 11.15 ukazuje boční pohled sloupovitý klouby v čedičové lávy na Islandu.

Obrázek 11.15 sloupcových kloubů v čedičovém lávovém proudu, Svartifoss (černý pád) národní Park Vatnajökull, Island. Zdroj: Ron Kroetz (2015) CC BY-ND 2.0. zobrazit zdrojový kód

Pyroklastického Materiály

pop láhev analogie ilustruje další klíčový bod o plynových bublin v kapalině, která je, že bubliny mohou pohánět kapalinou. Stejným způsobem, aby třást láhev, aby se více bubliny způsobí, že pop stříkat ven, když láhev je otevřena, plynové bubliny mohou násilně pohánět lávy a jiných materiálů, ze sopky, vytvářet výbušné erupce.

souhrnně se sypký materiál hozený ze sopky označuje jako tephra. Jednotlivé fragmenty jsou obecně označovány jako pyroklasty, takže někdy je tephra také označována jako pyroklastické úlomky. Pyroklasty jsou klasifikovány podle velikosti.

sopečný popel

částice menší než 2 mm v průměru se nazývají sopečný popel. Sopečný popel se skládá z malých minerálních zrn a skla. Obrázek 11.16 ukazuje sopečný popel na třech stupnicích: vlevo nahoře je popel z erupce Eyjafjallajökull v roce 2010 na Islandu. Snímek byl pořízen rastrovacím elektronovým mikroskopem při přibližně 1000násobném zvětšení. V pravém horním rohu je popel z 1980 erupce Mt. St. Helens, shromážděné v Yakima, Washington, asi 137 km severovýchodně od Mt. St. Helens. Jednotlivé částice jsou menší než 1 mm. Obrázek 11.16 (dole) ukazuje vesnici poblíž Mt. Merapi v Indonésii poprášil popel po erupci 2010.

obrázek 11.16 sopečný popel. Vlevo nahoře: popel z 2010 erupce Eyjafjallajökull na Islandu, zvětšený přibližně 1000x. Vpravo nahoře-popel z erupce Mt. St. Helens, shromážděné v Yakima, Washington. Dno: Indonéská vesnice po erupci Mt. Merapi v roce 2010. Zdroje: vlevo nahoře: Birgit Hartinger, AEC (2010) CC BY-NC-ND 2.0. zobrazit zdroj vpravo nahoře: James St. John (2014) CC BY 2.0 (měřítko přidáno) zobrazit zdroj dole: AusAID/Jeong Park (2010) CC BY 2.0. zobrazit zdrojový kód

Lapilli

Úlomků o rozměrech mezi 2 mm a 64 mm jsou klasifikovány jako lapilli. Obrázek 11.17 (vlevo nahoře) ukazuje lapilli ve starobylém městě Pompeje, které bylo pohřbeno, když Mt. Vesuv vybuchla v 79. C. E. Obrázek 11.17 (dole vlevo) je forma tzv. lapilli Pele slzy, pojmenované po Hawai’ian božstvo Pele. Peleovy slzy se tvoří, když se kapky lávy rychle ochladí, když se vrhají vzduchem. Rychle pohybující se vzduchem může čerpat Pele slzy do dlouhé závity nazývá Pele vlasy (Obrázek 11.17, vpravo). Tmavé masy na obrázku 11.17 (vpravo) ve vlasech Pele jsou Peleovy slzy.

obrázek 11.17 Lapilli jsou pyroklasty o velikosti od 2 mm do 64 mm. Vlevo nahoře: lapilli z místa starobylého města Pompeje. Vlevo dole: Peleovy slzy, Typ lapilli, který se tvoří, když vzduchem létají kapičky lávy. Doprava: Pele vlasy, které se tvoří, když Pele slzy jsou vypracovány do tenké nitky, jak létají. Zdroje: levý Horní: Pauline (2009) CC BY-NC-ND 2.0 zobrazit zdroj; levý Dolní: James St. John (2014), CC BY 2.0 (stupnice přidáno) zobrazit zdroj, Vpravo: James St. John (2009) CC BY 2.0 (přidáno měřítko) zobrazit zdroj.

Bloky a Bomby

Fragmenty větší než 64 mm jsou klasifikovány jako bloky nebo bomby, v závislosti na jejich původu. Bloky jsou pevné fragmenty sopky, které se tvoří, když výbušná erupce rozbije již existující horniny. Obrázek 11.18 ukazuje jeden z mnoha bloků explozivní erupce v kráteru Halema ‚ uma ‚ U na sopce Kīlauea v květnu 1924. Blok má hmotnost přibližně 7 tun a přistál 1 km od kráteru.

Obrázek 11.18 sopečný blok vážící přibližně 7 tun byl 18.května 1924 vyhozen 1 km od kráteru Halema ‚ uma ‚ u sopky Kīlauea. Zdroj: U. S. Geological Survey (1924) Public Domain zobrazit zdrojový kód

Bomby formě, když láva je hozen ze sopky a ochlazuje, jak to cestuje vzduchem. Cestování vzduchem může způsobit, že láva nabude zjednodušeného tvaru, jako na příkladu na obrázku 11.19.

Obrázek 11.19 Sopečné bomby s aerodynamický tvar. Zdroj: James St. John (2016) CC BY 2.0 (stupnice přidáno) zobrazit zdrojový kód

Účinky Plynu na Lapilli a Pumy

přítomnost plynu v erupci lávy může způsobit lapilli a bomby, aby se na charakteristické formy jako láva zamrzne kolem plynové bubliny, což kameny vezikulární (díry naplněné) textury. Pemza (obrázek 11.20) se tvoří z felsické lávy naplněné plynem. Obrázek 11.20 (vpravo) ukazuje zvětšený pohled na vzorek vlevo. Tmavé skvrny na fotografii jsou minerální krystaly, které se tvoří v magmatické komoře, než láva vybuchla. Pemza plave na vodě, protože některé otvory jsou zcela uzavřené a vzduchem naplněné.

obrázek 11.20 Lapilli velké pemzy shromážděné z břehů jezera Atitlán v Guatemale h. Herrmannem. Jezero je zatopená kaldera a je obklopeno aktivními sopkami. Vpravo: zvětšený pohled ukazující vezikulární strukturu a amfibolové krystaly (tmavé skvrny). Zdroj: Karla Panchuk (2017) CC BY 4.0

mafic protějšek pemza je struska (Obrázek 11.21, vlevo). Mafic lava může také tvořit reticulite (Obrázek 11.21, vpravo), vzácné a křehké horniny, ve které stěny v okolí bubliny mají všichni praskla, zanechá jemnou síť sklo.

Obrázek 11.21 Mafic lapilli s vezikulární textury. Vlevo: Scoria z japonské hory Fudži. Scoria je hustší mafický protějšek pemzy. Vpravo: Retikulit ze sopky Kīlauea. Retikulit je jemná síť sopečného skla, která se tvoří, když se objeví stěny oddělující plynové bubliny. Zdroje: vlevo-James St. John (2014) CC od 2.0 (přidáno měřítko) zobrazit zdroj; vpravo-James St. John (2014) CC BY 4.0 (přidáno měřítko) zobrazit zdroj.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.