Teplota lávy. Co je to sopečná láva a z čeho se skládá? Co se děje s lidským tělem v proudu lávy
Otázka, co je láva, zajímá mnoho vědců již dlouhou dobu. Složení této látky, stejně jako její tvar, rychlost pohybu, teplota a další aspekty se staly předmětem řady studií a vědeckých prací. To lze vysvětlit tím, že právě jeho zamrzlé toky představují téměř jediný zdroj informací o stavu nitra Země.
Obecná koncepce
Nejprve musíte zjistit, co je láva v moderním slova smyslu? Vědci tomu říkají materiál v roztaveném stavu umístěný v horní části pláště. Zatímco v útrobách země je složení látky homogenní, ale jakmile se přiblíží k povrchu, začne proces varu s uvolňováním plynových bublin. Právě oni posouvají horký materiál směrem k trhlinám v kůře. Ne všechna kapalina však vytryskne na povrch. Když už mluvíme o významu slova „lava“, je třeba poznamenat, že tento koncept se vztahuje pouze na rozlitou část hmoty.
Čedičová láva
Nejběžnějším typem na naší planetě je čedičová láva. Většina geologických procesů, ke kterým na Zemi došlo před mnoha tisíci lety, byla doprovázena četnými erupcemi tohoto konkrétního typu horké látky. Po jejím ztuhnutí vznikla stejnojmenná černá skála. Polovina složení čedičových láv je hořčík, železo a některé další kovy. Teplota taveniny díky nim dosahuje asi 1200 stupňů. Proud lávy se přitom pohybuje rychlostí asi 2 metry za vteřinu, což je srovnatelné s běžícím člověkem. Jak ukazují studie, v budoucnu se budou v takzvaném „horkém pronásledování“ pohybovat mnohem rychleji. Čedičová láva ze sopky je řídká. Teče poměrně daleko (až několik desítek kilometrů od kráteru). Je třeba poznamenat, že tato odrůda je typická jak pro pevninu, tak pro oceán.
Kyselá láva
V případě, že látka obsahuje 63 % nebo více oxidu křemičitého, nazývá se kyselá láva. Zahřátý materiál je velmi viskózní a prakticky neteče. Rychlost proudění často nedosahuje ani několika metrů za den. Teplota látky je v rozmezí od 800 do 900 stupňů. Taveniny tohoto druhu jsou spojeny se vznikem neobvyklých hornin (například ignimbrity). Pokud se kyselá láva silně nasytí plynem, vaří se a stává se mobilní. Po vyvržení z kráteru rychle proudí zpět do vzniklé prohlubně (kaldery). Důsledkem toho je vzhled pemzy - ultralehkého materiálu, jehož hustota je menší než hustota vody.
Uhličitá láva
Když už mluvíme o tom, co je láva, mnoho vědců stále nemůže určit princip tvorby její uhličitanové odrůdy. Tato látka obsahuje také sodík. Vybuchuje pouze z jedné sopky na planetě - Oldoinyo Lengai, která se nachází v severní Tanzanii. Uhličitá láva je nejtekutější a nejchladnější ze všech existujících typů. Jeho teplota je přibližně 510 stupňů a po svazích se pohybuje stejnou rychlostí jako voda. Zpočátku má hmota tmavě hnědou nebo černou barvu, ale již po několika hodinách pobytu venku zesvětlí a po několika měsících zcela zbělá.
Závěry
Abychom to shrnuli, měli bychom se zaměřit na skutečnost, že jeden z nejpalčivějších geologických problémů je spojen s lávou. Spočívá v tom, že tato látka zahřívá útroby země. Ohniska horkého materiálu stoupají k zemskému povrchu, poté jej roztaví a vytvoří sopky. Jednoznačnou odpověď na otázku, co je láva, nedokážou dát ani přední světoví vědci. S jistotou přitom můžeme říci, že jde jen o nepatrnou část globálního procesu, jehož hybná síla je ukryta velmi hluboko pod zemí.
Láva je roztavená hornina vyvržená z hlubin sopky při erupci a po ochlazení se změní ve ztvrdlou horninu. Při erupci přímo z trysky sopky dosahuje teplota lávy 1200 stupňů Celsia. Roztavená láva stékající ze svahu může být 100 000krát rychlejší než voda, než se ochladí a ztvrdne. V této kolekci najdete zářivé a krásné fotografie vybuchující lávy z různých částí naší planety.
Lávové proudy se vyskytují během nevýbušné expanzivní erupce. Když se horká hornina ochladí, ztvrdne a vytvoří vyvřelou horninu. Chování lávových proudů určuje spíše složení než teplota erupce. Níže najdete mnoho úžasných fotografií, kvůli kterým stateční fotografové vzdorovali extrémním teplotám. Mnoho snímků bylo pořízeno v seismicky aktivních místech, jako je Island, Itálie a Etna a samozřejmě Havaj. Zde je například sopka s nejdelším názvem: Eyjafjallajökull na Islandu:
Lava Lake, Mount Nyiragongo, Demokratická republika Kongo:
Jedna z mnoha sopek v národním parku s názvem Hawaiian Volcanoes:
zase Havaj:
Etna, Sicílie, Itálie:
Island:
Sopka Pacaya, Guatemala:
Sopka Kiluea, Havaj:
Uvnitř horké jeskyně na Havaji:
Další horké lávové jezero na Havaji:
Lávová fontána sopky Eyjafjallajökull:
Etna:
Potok spalující vše, co mu stálo v cestě, Etna:
Fotky opět z Islandu:
Etna, Sicílie:
Etna, Sicílie:
Erupující sopka na Havaji:
Eyjafjallajökull:
Puu Kahaualea, Havaj:
Velký ostrov Havaj:
Lávový proud teče přímo do oceánu na Havaji.
V dnešním článku se podíváme na druhy lávy podle teploty a viskozity.
Jak pravděpodobně víte, láva je roztavená hornina, která vybuchuje z aktivní sopky na povrch Země.
Vnější plášť zeměkoule je zemská kůra pod ní leží horká, tekutá vrstva zvaná plášť. Žhavé magma si razí cestu na vrchol trhlinami v zemské kůře.
Vstupní body žhavého magmatu na zemský povrch se nazývají „horká místa“, což znamená horká místa
(na obrázku vlevo). To se obvykle vyskytuje v hranicích mezi tektonickými deskami a dává vzniknout celým sopečným řetězcům.Jaká je teplota lávy?
Láva má teplotu 700 až 1200C. V závislosti na teplotě a složení se láva dělí na tři typy tekutosti.
Tekutá láva má nejvyšší teplotu, více než 950C, a její hlavní složkou je čedič. Při tak vysoké teplotě a tekutosti může láva proudit několik desítek kilometrů, než se zastaví a ztvrdne. Sopky, které vybuchnou tento typ lávy, jsou často velmi jemné, protože se nezdržují u průduchu, ale šíří se kolem.
Láva o teplotě 750-950C je andezitová. Pozná se podle zmrzlých kulatých bloků s porušenou kůrkou.
Láva s nejnižší teplotou 650-750C je kyselá a velmi bohatá na oxid křemičitý. Charakteristickým znakem této lávy je její pomalá rychlost a vysoká viskozita. Velmi často se při erupci tento druh lávy vytvoří kůra nad kráterem (na obrázku vpravo). Sopky s touto teplotou a typem lávy mají často strmé svahy.
Níže vám ukážeme pár fotek žhavé lávy.
O lávu se vědci zajímají již dlouhou dobu. Jeho složení, teplota, rychlost proudění, tvar horkých a chlazených povrchů jsou předmětem seriózního výzkumu. Ostatně vyvěrající i zamrzlé toky jsou jedinými zdroji informací o stavu nitra naší planety a neustále nám připomínají, jak horké a neklidné tyto vnitřnosti jsou. Pokud jde o starověké lávy, které se proměnily v charakteristické skály, oči specialistů na ně míří se zvláštním zájmem: za bizarním reliéfem se možná skrývají tajemství katastrof v planetárním měřítku.
co je láva? Podle moderních představ pochází ze středu roztaveného materiálu, který se nachází v horní části pláště (geosféra obklopující zemské jádro) v hloubce 50-150 km. Zatímco tavenina zůstává v hloubce pod vysokým tlakem, její složení je homogenní. Když se přiblíží k povrchu, začne se „vařit“ a uvolňovat plynové bubliny, které mají tendenci stoupat, a podle toho pohybovat látkou podél trhlin v zemské kůře. Ne každá tavenina, jinak známá jako magma, je předurčena vidět světlo. Ta samá, která si najde cestu na povrch a vylévá se do těch nejneuvěřitelnějších forem, se nazývá láva. Proč? Není to úplně jasné. V podstatě je magma a láva totéž. V samotné „lávě“ je slyšet „lavina“ i „kolaps“, což obecně odpovídá pozorovaným skutečnostem: náběžná hrana tekoucí lávy často skutečně připomíná horský kolaps. Jen to nejsou studené dlažební kostky, které se valí dolů ze sopky, ale horké úlomky, které odlétají z kůry lávového jazyka.Během roku se z hlubin vyvalí 4 km 3 lávy, což je vzhledem k velikosti naší planety docela málo. Pokud by toto číslo bylo výrazně větší, začaly by procesy globální změny klimatu, což se v minulosti stalo nejednou. V posledních letech vědci aktivně diskutovali o následujícím katastrofickém scénáři na konci křídového období, přibližně před 65 miliony let. Poté se v důsledku konečného kolapsu Gondwany na některých místech žhavé magma dostalo příliš blízko k povrchu a vybuchlo v obrovských masách. Jeho výchozy byly zvláště hojné na indické plošině, která byla pokryta četnými zlomy dlouhými až 100 kilometrů. Téměř milion metrů krychlových lávy se rozprostírá na ploše 1,5 milionu km2. Na některých místech kryty dosahovaly tloušťky dvou kilometrů, což je dobře patrné z geologických úseků Dekanské plošiny. Odborníci odhadují, že láva zaplňovala oblast na 30 000 let – dostatečně rychle na to, aby se velké části oxidu uhličitého a plynů obsahujících síru oddělily od chladící taveniny, dostaly se do stratosféry a způsobily úbytek ozonové vrstvy. Následná dramatická změna klimatu vedla k hromadnému vymírání zvířat na pomezí druhohor a kenozoika. Ze Země zmizelo více než 45 % rodů různých organismů.
Ne každý přijímá hypotézu o vlivu lávového proudu na klima, ale fakta jsou jasná: globální vymírání fauny se časově shoduje se vznikem rozsáhlých lávových polí. Takže před 250 miliony let, kdy došlo k hromadnému vymírání všech živých věcí, došlo na východní Sibiři k silným erupcím. Plocha lávových pokrývek byla 2,5 milionu km 2 a jejich celková tloušťka v oblasti Norilsk dosáhla tří kilometrů.
Černá krev planetyLávy, které v minulosti způsobily tak rozsáhlé události, jsou zastoupeny nejběžnějším typem na Zemi – čedičem. Jejich název naznačuje, že se následně proměnily v černou a těžkou skálu - čedič. Čedičové lávy jsou z poloviny vyrobeny z oxidu křemičitého (křemene), z poloviny z oxidu hlinitého, železa, hořčíku a dalších kovů. Právě kovy zajišťují vysokou teplotu taveniny – více než 1 200 °C a pohyblivost – proud čediče obvykle proudí rychlostí kolem 2 m/s, což by však nemělo být překvapivé: jedná se o průměrnou rychlost běžícího člověka. V roce 1950, při erupci sopky Mauna Loa na Havaji, byl naměřen nejrychlejší proud lávy: její náběžná hrana se pohybovala řídkým lesem rychlostí 2,8 m/s. Když je cesta dlážděná, následující proudy tečou takříkajíc v horku, mnohem rychleji. Lávové jazyky splývají a vytvářejí řeky, na jejichž středním toku se tavenina pohybuje vysokou rychlostí - 10–18 m/s.
Čedičové lávové proudy se vyznačují malou mocností (několik metrů) a velkým rozsahem (desítky kilometrů). Povrch tekoucího čediče nejčastěji připomíná shluk lan natažených podél pohybu lávy. Říká se mu havajské slovo „pahoehoe“, což podle místních geologů neznamená nic jiného než konkrétní druh lávy. Viskóznější čedičové proudy tvoří pole ostroúhlých, hrotovitých lávových úlomků, havajským způsobem nazývaných také „aa lávy“.
Čedičové lávy nejsou běžné jen na pevnině, jsou ještě běžnější v oceánech. Oceánská dna jsou velké desky z čediče o tloušťce 5–10 kilometrů. Podle americké geoložky Joy Crisp pocházejí tři čtvrtiny všech láv, které každý rok vytrysknou na Zemi, z podvodních erupcí. Čediče neustále proudí z kyklopských hřbetů, které protínají dna oceánů a označují hranice litosférických desek. Bez ohledu na to, jak pomalý je pohyb desek, je doprovázen silnou seismickou a vulkanickou činností na dně oceánu. Velké masy taveniny pocházející z oceánských zlomů nedovolují deskám ztenčit se, neustále rostou.
Podvodní čedičové erupce nám ukazují další typ lávového povrchu. Jakmile další část lávy vystříkne na dno a dostane se do kontaktu s vodou, její povrch se ochladí a získá podobu kapky – „polštáře“. Odtud název - polštářová láva, nebo polštářová láva. Polštářová láva se tvoří vždy, když roztavený materiál vstoupí do chladného prostředí. Často při subglaciální erupci, kdy se proud valí do řeky nebo jiné vodní plochy, láva ztuhne ve formě skla, které okamžitě praskne a rozpadne se na deskovité úlomky.
Rozsáhlá čedičová pole (lapače) stará stovky milionů let skrývají ještě neobvyklejší formy. Tam, kde vycházejí na povrch prastaré pasti, jako například na útesech sibiřských řek, najdete řady vertikálních 5- a 6-bokých hranolů. Jedná se o sloupcovou separaci, která vzniká při pomalém ochlazování velké hmoty homogenní taveniny. Čedič postupně ubývá na objemu a praská v přesně definovaných rovinách. Pokud je pastové pole naopak obnaženo shora, pak se místo sloupů jeví plochy jakoby dlážděné obřími dlažebními kostkami - „chodníky obrů“. Nacházejí se na mnoha lávových plošinách, ale nejznámější jsou ve Velké Británii.
Vysoká teplota ani tvrdost ztuhlé lávy neslouží jako překážka pro pronikání života do ní. Na začátku 90. let minulého století vědci našli mikroorganismy, které se usazují v čedičové lávě, která vytryskla na dně oceánu. Jakmile tavenina trochu vychladne, mikrobi v ní „ohryzou“ chodbičky a založí kolonie. Byly objeveny přítomností určitých izotopů uhlíku, dusíku a fosforu v čedicích – typických produktů uvolňovaných živými bytostmi.
Čím více oxidu křemičitého v lávě, tím je viskóznější. Takzvané střední lávy s obsahem oxidu křemičitého 53–62 % již netečou tak rychle a nejsou tak horké jako čedičové lávy. Jejich teplota se pohybuje od 800 do 900 °C a rychlost jejich proudění je několik metrů za den. Zvýšená viskozita lávy, nebo spíše magmatu, jelikož tavenina získává všechny své základní vlastnosti v hloubce, radikálně mění chování sopky. Z viskózního magmatu je obtížnější uvolnit bublinky plynu v něm nahromaděné. Při přiblížení k povrchu tlak uvnitř bublin v tavenině převýší tlak na nich vně a plyny se uvolňují s explozí.
Typicky se na předním okraji viskóznějšího lávového jazyka tvoří kůra, která praská a drolí se. Úlomky jsou okamžitě rozdrceny horkou hmotou, která se za nimi tlačí, ale nestihnou se v ní rozpustit, ale ztvrdnou jako cihly v betonu a vytvoří horninu s charakteristickou strukturou - lávovou brekcii. I po desítkách milionů let si lávová brekcie zachovává svou strukturu a naznačuje, že na tomto místě kdysi došlo k sopečné erupci.V centru amerického Oregonu se nachází sopka Newberry, která je zajímavá svými lávami středního složení. Naposledy byla aktivní před více než tisíci lety a v konečné fázi erupce, před usnutím, vytékal ze sopky lávový jazyk o délce 1800 metrů a tloušťce asi dva metry, zmrzlý v podobě čisté obsidián - černé vulkanické sklo. Takové sklo se získá, když se tavenina rychle ochladí, aniž by měla čas krystalizovat. Navíc se obsidián často nachází na okraji lávového proudu, který rychleji chladne. Postupem času začnou ve skle růst krystaly a sklo se změní na jednu z kyselých nebo středních hornin. To je důvod, proč se obsidián nachází pouze mezi relativně mladými produkty erupce, ve starověkých vulkanitech se již nenachází.
Od zatracených prstů po fiamme
Pokud množství oxidu křemičitého zaujímá více než 63 % kompozice, tavenina se stává zcela viskózní a nemotornou. Nejčastěji taková láva, zvaná kyselá, nemůže vůbec proudit a tuhne v přívodním kanálu nebo je vytlačována z průduchů v podobě obelisků, „ďáblových prstů“, věží a sloupů. Pokud se kyselému magmatu ještě podaří dostat se na povrch a vylít se, jeho proudy se pohybují extrémně pomalu, několik centimetrů, někdy i metrů za hodinu.
Neobvyklé horniny jsou spojeny s kyselými taveninami. Například ignimbrites. Když se kyselá tavenina v připovrchové komoře nasytí plyny, stane se extrémně pohyblivá a je rychle vyvržena z průduchu a poté spolu s tufy a popelem proudí zpět do prohlubně vzniklé po vyvržení - kaldery. Postupem času tato směs tuhne a krystalizuje a velké čočky tmavého skla zřetelně vynikají na šedém pozadí horniny v podobě nepravidelných úlomků, jisker nebo plamenů, proto se jim říká „fiamme“. Jsou to stopy po zvrstvení kyselé taveniny, když byla ještě pod zemí.
Někdy se kyselá láva tak nasytí plyny, že se doslova uvaří a stane se z ní pemza. Pemza je velmi lehký materiál, s hustotou nižší než má voda, takže se stává, že po podvodních erupcích námořníci pozorují celá pole plovoucí pemzy v oceánu.
Mnoho otázek souvisejících s lávami zůstává nezodpovězeno. Například proč ze stejné sopky mohou proudit lávy různého složení, jako například na Kamčatce. Pokud ale v tomto případě existují alespoň přesvědčivé předpoklady, pak vzhled uhličitanové lávy zůstává úplnou záhadou. Ten, z poloviny tvořený uhličitanem sodným a draselným, je v současnosti vybuchován jedinou sopkou na Zemi – Oldoinyo Lengai v severní Tanzanii. Teplota tání je 510°C. Toto je nejchladnější a nejtekutější láva na světě, teče po zemi jako voda. Barva horké lávy je černá nebo tmavě hnědá, ale již po několika hodinách působení vzduchu se uhličitanová tavenina zesvětlí a po několika měsících zbělá. Zmrzlé uhličitanové lávy jsou měkké a křehké a snadno se rozpouštějí ve vodě, pravděpodobně proto geologové nenacházejí stopy po podobných erupcích v dávných dobách.Láva hraje klíčovou roli v jednom z nejpalčivějších problémů geologie – v tom, co zahřívá nitro Země. Proč se v plášti objevují kapsy roztaveného materiálu, které stoupají vzhůru, tají skrz zemskou kůru a dávají vzniknout sopkám? Láva je jen malou částí mocného planetárního procesu, jehož prameny jsou ukryty hluboko pod zemí.
» » Chlazení lávy
Dobu potřebnou k vychladnutí lávy nelze přesně určit: v závislosti na síle proudění, struktuře lávy a stupni počátečního tepla se velmi liší. V některých případech láva tvrdne extrémně rychle; například jeden z proudů Vesuvu zamrzl v roce 1832 za dva měsíce. V ostatních případech jsou lávy v pohybu až dva roky; často, po několika letech, teplota lávy zůstává extrémně vysoká: kus dřeva zapíchnutý do ní okamžitě vzplane. To byla například láva Vesuvu v roce 1876, čtyři roky po erupci; v roce 1878 se již ochladilo.
Některé proudy tvoří fumaroly po mnoho let. V Jorullu v Mexiku, v pramenech procházejících lávou, která se vylila před 46 lety, Humboldt pozoroval teplotu 54°. Toky významného výkonu zamrzají ještě déle. Skaptar-jokul na Islandu v roce 1783 identifikoval dva lávové proudy, jejichž objem převyšoval Motzblanc; Není divu, že tak mocná masa postupně tuhla v průběhu asi jednoho století.
Viděli jsme, že lávové proudy rychle tuhnou z povrchu a jsou pokryty tvrdou krustou, ve které se tekutá hmota pohybuje jako v potrubí. Pokud se poté množství uvolněné lávy sníží, nebude jí taková trubka zcela naplněna: horní kryt bude postupně klesat, silnější uprostřed a méně na okrajích; Místo obvyklého konvexního povrchu, který je reprezentován libovolnou hustou tekutou hmotou, získáte konkávní povrch ve formě příkopu. Tvrdá kůra pokrývající potok se však ne vždy potopí: je-li dostatečně výkonná a pevná, ustojí vlastní váhu; v takových případech se uvnitř zmrzlého toku tvoří dutiny; nepochybně tak vznikly slavné jeskyně na Islandu. Nejznámější z nich je Surtshellir („Černá jeskyně“) poblíž Kalmanstungu, která se nachází mezi obrovským lávovým polem; jeho délka je 1600 m, šířka 16-18 m a výška 11 - 12 m Skládá se z hlavního sálu s řadou bočních komor. Stěny jeskyně jsou pokryty sklovitými lesklými útvary, ze stropu sestupují nádherné lávové stalaktity; Po stranách jsou patrné dlouhé pruhy – stopy pohybující se ohnivé tekuté hmoty. Mnoho lávových proudů na ostrově Havaj je proraženo dlouhými jeskyněmi, jako tunely: na některých místech jsou tyto jeskyně velmi úzké, někdy se rozšiřují až na 20 m a tvoří obrovské vysoké síně zdobené krápníky; někdy se táhnou mnoho kilometrů a kroutí se, sledují všechny směry proudu lávy. Podobné tunely byly popsány také na sopečných ostrovech Bourbon (Réunion) a Amsterdam.