Teplota lávy. Čo je to sopečná láva a z čoho pozostáva? Čo sa deje s ľudským telom v prúde lávy

Otázka, čo je láva, už dlho zaujíma mnohých vedcov. Zloženie tejto látky, ako aj jej tvar, rýchlosť pohybu, teplota a ďalšie aspekty sa stali predmetom množstva štúdií a vedeckých prác. Dá sa to vysvetliť tým, že práve jej zamrznuté toky predstavujú takmer jediný zdroj informácií o stave vnútra Zeme.

Všeobecná koncepcia

Najprv musíte zistiť, čo je láva v modernom zmysle? Vedci to nazývajú materiál v roztavenom stave nachádzajúci sa v hornej časti plášťa. Zatiaľ čo v útrobách zeme je zloženie látky homogénne, ale akonáhle sa priblíži k povrchu, proces varu začína uvoľňovaním plynových bublín. Práve oni posúvajú horúci materiál smerom k trhlinám v kôre. Nie všetka kvapalina však vyteká na povrch. Keď už hovoríme o význame slova „lava“, treba poznamenať, že tento pojem sa vzťahuje iba na rozliatu časť hmoty.

Čadičová láva

Najbežnejším typom na našej planéte je čadičová láva. Väčšinu zo všetkých geologických procesov, ktoré sa vyskytli na Zemi pred mnohými tisíckami rokov, sprevádzali početné erupcie tohto konkrétneho typu horúcej látky. Po jej stuhnutí vznikla rovnomenná čierna skala. Polovicu zloženia bazaltových láv tvorí horčík, železo a niektoré ďalšie kovy. Vďaka nim teplota taveniny dosahuje asi 1200 stupňov. Súčasne sa prúd lávy pohybuje rýchlosťou asi 2 metre za sekundu, čo je porovnateľné s bežiacou osobou. Ako ukazujú štúdie, v budúcnosti sa budú pohybovať oveľa rýchlejšie v takzvanom „horúcom prenasledovaní“. Čadičová láva zo sopky je riedka. Tečie pomerne ďaleko (až niekoľko desiatok kilometrov od krátera). Treba poznamenať, že táto odroda je typická pre pevninu aj oceán.

Kyslá láva

V prípade, že látka obsahuje 63 % alebo viac oxidu kremičitého, nazýva sa to kyslá láva. Zahriaty materiál je veľmi viskózny a prakticky netečie. Rýchlosť prúdenia často nedosahuje ani niekoľko metrov za deň. Teplota látky je v rozmedzí od 800 do 900 stupňov. Taveniny tohto druhu sú spojené so vznikom nezvyčajných hornín (napríklad zápalných kameňov). Ak je kyslá láva vysoko nasýtená plynom, vrie a stáva sa mobilnou. Po vyvrhnutí z krátera rýchlo prúdi späť do vzniknutej priehlbiny (kaldery). Dôsledkom toho je vzhľad pemzy - ultraľahkého materiálu, ktorého hustota je menšia ako hustota vody.

Uhličitanová láva

Keď už hovoríme o tom, čo je láva, mnohí vedci stále nedokážu určiť princíp tvorby jej uhličitanovej odrody. Táto látka obsahuje aj sodík. Vybuchuje len z jednej sopky na planéte – Oldoinyo Lengai, ktorá sa nachádza v severnej Tanzánii. Uhličitá láva je najkvapalnejšia a najchladnejšia zo všetkých existujúcich druhov. Jeho teplota je približne 510 stupňov a po svahoch sa pohybuje rovnakou rýchlosťou ako voda. Spočiatku má hmota tmavohnedú alebo čiernu farbu, ale už po niekoľkých hodinách pobytu vonku zosvetlí a po niekoľkých mesiacoch úplne zbelie.

závery

Aby sme to zhrnuli, mali by sme sa zamerať na skutočnosť, že jeden z najpálčivejších geologických problémov je spojený s lávou. Spočíva v tom, že táto látka ohrieva útroby zeme. Ohniská horúceho materiálu stúpajú k zemskému povrchu, potom ho roztavia a vytvárajú sopky. Jednoznačnú odpoveď na otázku, čo je láva, nevedia dať ani poprední svetoví vedci. Zároveň môžeme s istotou povedať, že ide len o nepatrnú časť globálneho procesu, ktorého hybná sila je ukrytá veľmi hlboko pod zemou.

Láva je roztavená hornina vyvrhnutá z hlbín sopky počas erupcie a po ochladení sa zmení na stvrdnutú horninu. Počas erupcie priamo z trysky sopky dosahuje teplota lávy 1200 stupňov Celzia. Roztavená láva tečúca po svahu môže byť 100 000-krát rýchlejšia ako voda, kým sa ochladí a stvrdne. V tejto kolekcii nájdete žiarivé a krásne fotografie vybuchujúcej lávy z rôznych častí našej planéty.

Lávové prúdy sa vyskytujú počas nevýbušnej expanzívnej erupcie. Keď sa horúca hornina ochladí, stvrdne a vytvorí vyvretú horninu. Správanie lávových prúdov určuje skôr zloženie než teplota erupcie. Nižšie nájdete množstvo úžasných fotografií, pre ktoré odvážni fotografi čelili extrémnym teplotám. Mnohé zo záberov boli urobené na seizmicky aktívnych miestach, ako je Island, Taliansko a Etna a samozrejme Havaj. Tu je napríklad sopka s najdlhším názvom: Eyjafjallajökull na Islande:

Lava Lake, Mount Nyiragongo, Demokratická republika Kongo:

Jedna z mnohých sopiek v národnom parku s názvom Hawaiian Volcanoes:

opäť Havaj:

Etna, Sicília, Taliansko:

Island:

Sopka Pacaya, Guatemala:

Sopka Kiluea, Havaj:

Vo vnútri horúcej jaskyne na Havaji:

Ďalšie horúce lávové jazero na Havaji:

Lávová fontána sopky Eyjafjallajökull:

Etna:

Potok spaľujúci všetko, čo mu stojí v ceste, Etna:

Opäť fotky z Islandu:

Etna, Sicília:

Etna, Sicília:

Erupcia sopky na Havaji:

Eyjafjallajökull:

Puu Kahaualea, Havaj:

Veľký ostrov Havaj:

Lávový prúd tečie priamo do oceánu na Havaji.

V dnešnom článku sa pozrieme na druhy lávy na základe teploty a viskozity.

Ako asi viete, láva je roztavená hornina, ktorá vybuchne z aktívnej sopky na zemský povrch.

Vonkajší obal zemegule je zemská kôra, pod ňou leží horúca tekutá vrstva nazývaná plášť. Horúca magma sa dostáva na vrchol cez trhliny v zemskej kôre.

Vstupné body horúcej magmy na zemský povrch sa nazývajú „horúce miesta“, čo znamená horúce miesta

(na obrázku vľavo). To sa zvyčajne vyskytuje v hraniciach medzi tektonickými platňami a vedie k vzniku celých vulkanických reťazcov.

Aká je teplota lávy?

Láva má teplotu 700 až 1200C. V závislosti od teploty a zloženia sa láva delí na tri typy tekutosti.

Najvyššiu teplotu, viac ako 950C, má tekutá láva a jej hlavnou zložkou je čadič. Pri tak vysokej teplote a tekutosti môže láva tiecť niekoľko desiatok kilometrov, kým sa zastaví a stvrdne. Sopky, ktoré vybuchnú tento typ lávy, sú často veľmi jemné, pretože nezdržujú pri prieduchu, ale šíria sa okolo.

Láva s teplotou 750-950C je andezitová. Poznáte ho podľa zamrznutých okrúhlych blokov s rozbitou kôrkou.

Láva s najnižšou teplotou 650-750C je kyslá a veľmi bohatá na oxid kremičitý. Charakteristickým znakom tejto lávy je jej pomalá rýchlosť a vysoká viskozita. Veľmi často sa pri erupcii tento druh lávy vytvorí kôra nad kráterom (na obrázku vpravo). Sopky s touto teplotou a typom lávy majú často strmé svahy.

Nižšie vám ukážeme niekoľko fotografií horúcej lávy.

O lávu sa vedci zaujímajú už dlho. Jeho zloženie, teplota, rýchlosť prúdenia, tvar horúcich a chladených povrchov sú predmetom seriózneho výskumu. Vyvierajúce aj zamrznuté prúdy sú totiž jediným zdrojom informácií o stave vnútra našej planéty a neustále nám pripomínajú, aké horúce a nepokojné sú tieto vnútrozemia. Pokiaľ ide o staroveké lávy, ktoré sa zmenili na charakteristické skaly, oči špecialistov sa na ne zameriavajú so zvláštnym záujmom: za bizarným reliéfom sa možno skrývajú tajomstvá katastrof v planetárnom meradle.

čo je láva? Podľa moderných predstáv pochádza zo stredu roztaveného materiálu, ktorý sa nachádza v hornej časti plášťa (geosféra obklopujúca zemské jadro) v hĺbke 50-150 km. Zatiaľ čo tavenina zostáva v hĺbke pod vysokým tlakom, jej zloženie je homogénne. Keď sa priblíži k povrchu, začne „vrieť“, pričom sa uvoľnia plynové bubliny, ktoré majú tendenciu nahor, a podľa toho posúvajú látku pozdĺž trhlín v zemskej kôre. Nie každá tavenina, inak známa ako magma, je predurčená vidieť svetlo. Tá istá, ktorá si nájde cestu na povrch a vyleje sa do najneuveriteľnejších foriem, sa nazýva láva. prečo? Nie celkom jasné. V podstate je magma a láva to isté. V samotnej „láve“ je počuť „lavínu“ aj „kolaps“, čo vo všeobecnosti zodpovedá pozorovaným skutočnostiam: nábežná hrana tečúcej lávy často skutočne pripomína horský kolaps. Len to nie sú studené dlažobné kocky, ktoré sa kotúľajú zo sopky, ale horúce úlomky, ktoré odlietajú z kôry lávového jazyka.

V priebehu roka sa z hlbín vyleje 4 km 3 lávy, čo je vzhľadom na veľkosť našej planéty dosť málo. Ak by bolo toto číslo výrazne väčšie, začali by sa procesy globálnej zmeny klímy, čo sa v minulosti stalo viackrát. V posledných rokoch vedci aktívne diskutujú o nasledujúcom scenári katastrofy na konci obdobia kriedy, približne pred 65 miliónmi rokov. Potom sa v dôsledku konečného kolapsu Gondwany na niektorých miestach horúca magma dostala príliš blízko k povrchu a vybuchla v obrovských masách. Jeho výbežky boli obzvlášť hojné na indickej plošine, ktorá bola pokrytá početnými zlomami dlhými až 100 kilometrov. Takmer milión kubických metrov lávy sa rozprestiera na ploche 1,5 milióna km2. Na niektorých miestach pokryvy dosahovali hrúbku dvoch kilometrov, čo je dobre viditeľné z geologických úsekov Dekanskej plošiny. Odborníci odhadujú, že láva vypĺňala oblasť na 30 000 rokov – dostatočne rýchlo na to, aby sa veľké časti oxidu uhličitého a plynov obsahujúcich síru oddelili od chladiacej taveniny, dostali sa do stratosféry a spôsobili pokles ozónovej vrstvy. Následná dramatická zmena klímy viedla k hromadnému vymieraniu zvierat na hranici druhohôr a kenozoika. Zo Zeme zmizlo viac ako 45 % rodov rôznych organizmov.

Nie každý akceptuje hypotézu o vplyve lávového prúdu na klímu, ale fakty sú jasné: globálne vymieranie fauny sa časovo zhoduje so vznikom rozsiahlych lávových polí. Takže pred 250 miliónmi rokov, keď došlo k hromadnému vymieraniu všetkých živých vecí, došlo na východnej Sibíri k silným erupciám. Plocha lávových krytov bola 2,5 milióna km 2 a ich celková hrúbka v regióne Norilsk dosiahla tri kilometre.

Čierna krv planéty

Lávy, ktoré v minulosti spôsobili takéto rozsiahle udalosti, zastupuje najbežnejší typ na Zemi – čadič. Ich názov naznačuje, že sa následne zmenili na čiernu a ťažkú ​​skalu - čadič. Čadičové lávy sú z polovice vyrobené z oxidu kremičitého (kremeňa), z polovice z oxidu hlinitého, železa, horčíka a iných kovov. Práve kovy zabezpečujú vysokú teplotu taveniny – viac ako 1 200 °C a pohyblivosť – prúdenie čadiča zvyčajne prúdi rýchlosťou okolo 2 m/s, čo by však nemalo byť prekvapujúce: ide o priemernú rýchlosť bežiaceho človeka. V roku 1950, počas erupcie sopky Mauna Loa na Havaji, bol nameraný najrýchlejší prúd lávy: jej predná hrana sa pohybovala riedkym lesom rýchlosťou 2,8 m/s. Keď je cesta vydláždená, nasledujúce prúdy tečú takpovediac v horúčave oveľa rýchlejšie. Lávové jazyky sa spájajú a vytvárajú rieky, v strednom toku ktorých sa tavenina pohybuje vysokou rýchlosťou - 10–18 m/s.

Čadičové lávové prúdy sa vyznačujú malou hrúbkou (niekoľko metrov) a veľkým rozsahom (desiatky kilometrov). Povrch tečúceho čadiča najčastejšie pripomína zväzok lán natiahnutých pozdĺž pohybu lávy. Hovorí sa mu havajské slovo „pahoehoe“, čo podľa miestnych geológov neznamená nič iné ako špecifický druh lávy. Viskóznejšie čadičové prúdy tvoria polia ostrých, hrotovitých úlomkov lávy, ktoré sa havajsky nazývajú aj „aa lávy“.

Čadičové lávy nie sú bežné len na súši, ale ešte častejšie sa vyskytujú v oceánoch. Dno oceánov sú veľké čadičové dosky s hrúbkou 5 až 10 kilometrov. Podľa americkej geologičky Joy Crisp tri štvrtiny všetkých láv, ktoré každoročne vytrysknú na Zemi, pochádzajú z podvodných erupcií. Čadiče neustále prúdia z kyklopských chrbtov, ktoré prerezávajú dno oceánov a označujú hranice litosférických dosiek. Bez ohľadu na to, ako pomalý je pohyb platní, je sprevádzaný silnou seizmickou a sopečnou aktivitou na dne oceánu. Veľké masy taveniny pochádzajúce z oceánskych zlomov nedovoľujú, aby sa platne stenčili, neustále rastú.

Podvodné čadičové erupcie nám ukazujú ďalší typ lávového povrchu. Len čo ďalšia porcia lávy vyšplechne na dno a dostane sa do kontaktu s vodou, jej povrch sa ochladí a dostane podobu kvapky – „vankúša“. Odtiaľ pochádza názov – vankúšová láva, alebo vankúšová láva. Vankúšová láva sa tvorí vždy, keď roztavený materiál vstúpi do chladného prostredia. Často počas subglaciálnej erupcie, keď sa prúd valí do rieky alebo inej vodnej plochy, láva stuhne vo forme skla, ktoré okamžite praskne a rozpadne sa na doskovité úlomky.

Rozľahlé čadičové polia (pasce) staré stovky miliónov rokov ukrývajú ešte nezvyčajnejšie formy. Tam, kde vychádzajú na povrch prastaré pasce, ako napríklad na útesoch sibírskych riek, nájdete rady zvislých 5- a 6-hranných hranolov. Ide o stĺpcovú separáciu, ktorá vzniká pri pomalom ochladzovaní veľkej masy homogénnej taveniny. Čadič postupne zmenšuje objem a praská pozdĺž presne definovaných rovín. Ak je pasce naopak odkryté zhora, potom sa namiesto stĺpov javia povrchy akoby vydláždené obrovskými dlažobnými kockami - „chodníky obrov“. Nachádzajú sa na mnohých lávových plošinách, ale najznámejšie sú vo Veľkej Británii.

Vysoká teplota ani tvrdosť stuhnutej lávy neslúži ako prekážka prenikaniu života do nej. Začiatkom 90. rokov minulého storočia vedci našli mikroorganizmy, ktoré sa usadzujú v čadičovej láve, ktorá vyvierala na dne oceánu. Len čo tavenina trochu vychladne, mikróby v nej „prehryzú“ chodbičky a založia kolónie. Boli objavené prítomnosťou určitých izotopov uhlíka, dusíka a fosforu v bazaltoch – typických produktov uvoľňovaných živými bytosťami.

Čím viac oxidu kremičitého je v láve, tým je viskóznejšia. Takzvané stredné lávy s obsahom oxidu kremičitého 53–62 % už netečú tak rýchlo a nie sú také horúce ako čadičové lávy. Ich teplota sa pohybuje od 800 do 900°C a rýchlosť prúdenia je niekoľko metrov za deň. Zvýšená viskozita lávy, či skôr magmy, keďže tavenina získava všetky svoje základné vlastnosti v hĺbke, radikálne mení správanie sopky. Z viskóznej magmy je ťažšie uvoľniť bublinky plynu v nej nahromadené. Pri približovaní sa k povrchu tlak vo vnútri bublín v tavenine prevyšuje tlak na nich zvonku a plyny sa uvoľňujú s výbuchom.

Typicky sa na prednej hrane viskóznejšieho lávového jazyka vytvára kôra, ktorá praská a drobí sa. Úlomky sú okamžite rozdrvené horúcou hmotou, ktorá sa za nimi tlačí, ale nestihnú sa v nej rozpustiť, ale stvrdnú ako tehly v betóne a vytvoria horninu s charakteristickou štruktúrou - lávovú brekciu. Aj po desiatkach miliónov rokov si lávová brekcia zachováva svoju štruktúru a naznačuje, že na tomto mieste kedysi došlo k sopečnej erupcii.

V centre amerického Oregonu sa nachádza sopka Newberry, ktorá je zaujímavá svojimi lávami stredného zloženia. Naposledy bola aktívna pred viac ako tisíc rokmi a v záverečnej fáze erupcie, pred zaspaním, vytiekol zo sopky lávový jazyk dlhý 1800 metrov a hrubý asi dva metre, zamrznutý vo forme čistého obsidián - čierne vulkanické sklo. Takéto sklo sa získa, keď sa tavenina rýchlo ochladí bez toho, aby mala čas na kryštalizáciu. Okrem toho sa obsidián často nachádza na okraji lávového prúdu, ktorý sa rýchlejšie ochladzuje. Postupom času začnú v skle rásť kryštály a sklo sa zmení na jednu z kyslých alebo intermediárnych hornín. To je dôvod, prečo sa obsidián nachádza iba medzi relatívne mladými produktmi erupcie, v starovekých sopkách sa už nenachádza.

Od prekliatych prstov po fiamme

Ak množstvo oxidu kremičitého zaberá viac ako 63 % kompozície, tavenina sa stáva úplne viskóznou a nemotornou. Najčastejšie takáto láva, nazývaná kyslá, nie je schopná prúdiť vôbec a stuhne v prívodnom kanáli alebo je vytlačená z prieduchu vo forme obeliskov, „diabolských prstov“, veží a stĺpov. Ak sa kyslej magme predsa len podarí dostať na povrch a vyliať sa, jej toky sa pohybujú extrémne pomaly, niekoľko centimetrov, niekedy aj metrov za hodinu.

Nezvyčajné horniny sú spojené s kyslými taveninami. Napríklad ignimbrity. Keď sa kyslá tavenina v komore pri povrchu nasýti plynmi, stane sa extrémne pohyblivou a rýchlo sa vymrští z prieduchu a potom spolu s tufmi a popolom prúdi späť do priehlbiny vytvorenej po vyvrhnutí - kaldery. Postupom času táto zmes tuhne a kryštalizuje a veľké šošovky tmavého skla zreteľne vystupujú na sivom pozadí horniny v podobe nepravidelných úlomkov, iskier alebo plameňov, preto sa nazývajú „fiamme“. Sú to stopy po vrstvení kyslej taveniny, keď bola ešte pod zemou.

Niekedy sa kyslá láva tak nasýti plynmi, že doslova vrie a stáva sa z nej pemza. Pemza je veľmi ľahký materiál, s hustotou nižšou ako má voda, takže sa stáva, že po podvodných erupciách námorníci pozorujú celé polia plávajúcej pemzy v oceáne.

Mnoho otázok súvisiacich s lávami zostáva nezodpovedaných. Napríklad, prečo z tej istej sopky môžu prúdiť lávy rôzneho zloženia, ako napríklad na Kamčatke. Ale ak v tomto prípade existujú aspoň presvedčivé predpoklady, potom vzhľad uhličitanovej lávy zostáva úplnou záhadou. Z polovice pozostáva z uhličitanu sodného a draselného a v súčasnosti vybuchla jediná sopka na Zemi – Oldoinyo Lengai v severnej Tanzánii. Teplota topenia je 510°C. Toto je najchladnejšia a najkvapalnejšia láva na svete, tečie po zemi ako voda. Farba horúcej lávy je čierna alebo tmavohnedá, ale už po niekoľkých hodinách vystavenia vzduchu sa uhličitanová tavenina stáva svetlejšou a po niekoľkých mesiacoch takmer biela. Zmrznuté uhličitanové lávy sú mäkké a krehké a ľahko sa rozpúšťajú vo vode, zrejme preto geológovia nenachádzajú stopy po podobných erupciách v dávnych dobách.

Láva hrá kľúčovú úlohu v jednom z najpálčivejších problémov geológie – čo zohrieva vnútro Zeme. Prečo sa v plášti objavujú vrecká roztaveného materiálu, ktoré stúpajú nahor, topia sa cez zemskú kôru a spôsobujú vznik sopiek? Láva je len malá časť silného planetárneho procesu, ktorého pramene sú ukryté hlboko pod zemou.

» » Chladenie lávy

Čas potrebný na vychladnutie lávy sa nedá presne určiť: v závislosti od sily prúdenia, štruktúry lávy a stupňa počiatočného tepla sa značne líši. V niektorých prípadoch láva stvrdne extrémne rýchlo; napríklad jeden z prúdov Vezuvu zamrzol v roku 1832 za dva mesiace. V iných prípadoch sú lávy v pohybe až dva roky; často po niekoľkých rokoch zostáva teplota lávy extrémne vysoká: kúsok dreva, ktorý je do nej zapichnutý, sa okamžite vznieti. Bola to napríklad láva z Vezuvu v roku 1876, štyri roky po erupcii; v roku 1878 sa už ochladilo.

Niektoré prúdy tvoria fumaroly po mnoho rokov. V Jorulle v Mexiku, v prameňoch prechádzajúcich cez lávu, ktorá sa vyliala pred 46 rokmi, Humboldt pozoroval teplotu 54°. Toky významného výkonu zmrazujú ešte dlhšie. Skaptar-jokul na Islande v roku 1783 identifikoval dva lávové prúdy, ktorých objem presiahol objem Motzblanc; Nie je prekvapujúce, že taká mohutná masa tuhla postupne v priebehu asi storočia.

Videli sme, že lávové prúdy z povrchu rýchlo tuhnú a sú pokryté tvrdou kôrou, v ktorej sa tekutá hmota pohybuje ako v potrubí. Ak sa potom množstvo uvoľnenej lávy zníži, takáto rúra ňou nebude úplne naplnená: horný kryt bude postupne klesať, silnejší v strede a menej na okrajoch; Namiesto obvyklého konvexného povrchu, ktorý je reprezentovaný akoukoľvek hustou tekutou hmotou, získate konkávny povrch vo forme priekopy. Tvrdá kôra pokrývajúca potok však nie vždy klesá: ak je dostatočne silná a pevná, odolá svojej vlastnej hmotnosti; v takýchto prípadoch sa vo vnútri zmrazeného toku tvoria dutiny; nepochybne takto vznikli slávne jaskyne na Islande. Najznámejšia z nich je Surtshellir („Čierna jaskyňa“) neďaleko Kalmanstungu, ktorá sa nachádza medzi obrovským lávovým poľom; jej dĺžka je 1600 m, šírka 16-18 m a výška 11 - 12 m. Pozostáva z hlavnej sály s množstvom bočných komôr. Steny jaskyne sú pokryté sklenenými lesklými útvarmi, zo stropu klesajú nádherné lávové stalaktity; Po stranách sú viditeľné dlhé pruhy – stopy pohybujúcej sa ohnivej tekutej hmoty. Mnohé lávové prúdy na Havajskom ostrove sú prerezané dlhými jaskyňami, ako sú tunely: na niektorých miestach sú tieto jaskyne veľmi úzke, niekedy sa rozširujú až na 20 m a vytvárajú obrovské vysoké siene zdobené stalaktitmi; niekedy sa tiahnu mnoho kilometrov a krútia sa, sledujúc všetky smery prúdu lávy. Podobné tunely boli popísané aj na sopečných ostrovoch Bourbon (Réunion) a Amsterdam.