3.1.3. Ασυνήθιστες λάβες

ΕΝΤΟΝΑ ΑΛΚΑΛΙΚΕΣ ΛΑΒΕΣ
ΚΑΡΜΠΟΝΑΤΙΤΕΣ
ΚΟΜΑΤΙΪΤΕΣ

ΕΝΤΟΝΑ ΑΛΚΑΛΙΚΕΣ ΛΑΒΕΣ
 
Διάγραμμα ταξινόμησης ηφαιστειακών πετρωμάτων και διαχωρισμού της αλκαλικής από την υποαλκαλική σειρά.
 

Τα ηφαιστειακά πετρώματα με βάση την περιεκτικότητα τους σε αλκάλεα (Na2O + K2O) διακρίνονται στην υπαλκαλική σειρά με χαμηλότερη περιεκτικότητα σε αλκάλεα και στην αλκαλική σειρά με υψηλή περιεκτικότητα σε αλκάλεα.

  • Η υπαλκαλική σειρά (subalkaline series) είναι η πιο συνηθισμένη και περιλαμβάνει τους τύπους (αυξανομένου του SiO2): βασάλτης, ανδεσίτης, δακίτης, ρυόλιθος.
  • Η αλκαλική σειρά (alkaline series) είναι λιγότερο συνηθισμένη και μπορεί να χωριστεί σε μία ήπια αλκαλική τάση φτωχότερη σε αλκάλεα που περιλαμβάνει τους τύπους (αυξανομένου του SiO2): αλκαλικός βασάλτης, τραχυανδεσίτης, τραχείτης και σε μία έντονα αλκαλική τάση πλουσιότερη σε αλκάλεα που περιλαμβάνει τους τύπους (αυξανομένου του SiO2): τεφρίτης, φωνολιθικός τεφρίτης, φωνόλιθος.

Οι έντονα αλκαλικές λάβες αν και συναντώνται σε διάφορα γεωτεκτονικά περιβάλλοντα, συνήθως βρίσκονται σε:

  • ηπειρωτικές και ωκεάνιες ενδοπλακικές περιοχές,
  • σε ηπειρωτικές ζώνες διάρρηξης και
  • σε οπισθοτόξειες περιοχές ζωνών κατάδυσης.

Αυτές οι αλκαλικές λάβες χαρακτηρίζουν συνήθως τα τελευταία στάδια της ηφαιστειακής δραστηριότητας, όπως ισχύει για παράδειγμα σε παρασιτικούς κώνους και ροές λάβας στα ασπιδόμορφα ηφαίστεια της Χαβάης. Επίσης, διαφοροποιημένες τραχειτικές και φωνολιθικές λάβες εκχύνονται με τη μορφή μικρών ροών λάβας με μεγάλους λόγους εμφάνισης, όπως ισχύει για τα φωνολιθικά κουλέ στη δυτική Σαουδική Αραβία. Εντούτοις, εκτεταμένες ροές λάβας βρίσκονται σε ηπειρωτικές ζώνες διάρρηξης, όπως για παράδειγμα ισχύει για τις ογκώδεις φωνολιθικές λάβες του συστήματος διάρρηξης της Αιθιοπίας.

 

Φωνολιθική ροή λάβας (Harrat Kishb, Σαουδική Αραβία). Η λάβα εκχύνεται από ένα βασαλτικό κώνο σκωριών. Η ροή έχει μήκος 2.5 km, πλάτος 1.5 km και πάχος 110 m. Photo: Roobol J. Φωνολιθικός θόλος (Teide, Τενερίφη). Photo: Nicholson J.

ΚΑΡΜΠΟΝΑΤΙΤΕΣ
 
Οι καρμπονατίτες (carbonatites) είναι ίσως ο πιο ασυνήθιστος τύπος πετρώματος. Περιέχουν 50% ανθρακικά (-CO3) ορυκτά (πχ. ασβεστίτη, δολομίτη) και <10% SiO2. Υπάρχουν 330 γνωστές καρμπονατιτικές εμφανίσεις στη Γη, οι οποίες είναι ρηχά πλουτωνικά σώματα πλούσια σε ασβεστίτη, και έχουν τη μορφή λαιμών, φλεβών και κώνων. Συνήθως συνδέονται με μεγαλύτερες πλουτωνικές διεισδύσεις αλκαλικών πυριτικών πετρωμάτων. Καρμπονατίτες με τη μορφή ηφαιστιτών είναι εξαιρετικά σπάνιοι και περιορίζονται σε κάποιες ηπειρωτικές ζώνες διάρρηξης, όπως η κοιλάδα του Ρήνου (Γερμανία) και το σύστημα διάρρηξης της Ανατολικής Αφρικής.

Οι καρμπονατιτικές λάβες έχουν χαμηλές θερμοκρασίες μεταξύ 500 και 600 οC (συγκρινόμενες με τις βασαλτικές λάβες που έχουν >1100 οC). Έχουν χαμηλό ιξώδες διότι είναι πολύ φτωχές σε διοξείδιο του πυριτίου οπότε δεν υπάρχει ο πολυμερισμός του. Έτσι, οι ροές καρμονατιτικών λαβών έχουν πάχος μερικών εκατοστών με επιφανειακές μορφές που ποικίλουν μεταξύ aa και pahoehoe. Οι ροές, μολονότι είναι πυρακτωμένες, κατά την ημέρα μοιάζουν με ροές μαύρης λάσπης, όταν όμως παρατηρούνται τη νύχτα εμφανίζουν λαμπερό κόκκινο χρώμα.

Μερικές ενεργές καρμπονατιτικές λάβες είναι πλούσιες σε αλκάλεα (Na και Κ) και ονομάζονται νατριο-καρμπονατίτες (natrocarbonatites). Αμέσως μετά την έκρηξη, αυτές οι μαύρες λάβες ψύχονται γρήγορα και μετατρέπονται σε λευκές λόγω της αντίδρασής τους με το ατμοσφαιρικό νερό.

 

Ροές καρμπονατιτικής λάβας (Ol Doinyo Lengai, Τανζανία). Ή λάβα έχει χαμηλή θερμοκρασία και μικρό ιξώδες γι΄αυτό και  ροές έχουν πάχος μερικών εκατοστών. Η λάβα, αν και πυρακτωμένη, μοιάζει με μαύρη λάσπη. Μόλις όμως έρθει σε επαφή με το ατμοσφαιρικό νερό ενυδατώνεται και γίνεται λευκή. Photo: CRPG, Davies G., McGill.

 
ΗΦΑΙΣΤΕΙΟ OL DOINYO LENGAI (ΤΑΝΖΑΝΙΑ)

Το σύστημα διάρρηξης της Ανατολικής Αφρικής περιλαμβάνει μία μεγάλη σειρά ηφαιστείων με δεσπόζοντα τα τεράστια βασαλτικά καλύμματα. Τα υψηλότερα βουνά Κιλιμάντζαρο και Κένυα αντιπροσωπεύουν ενεργά ηφαίστεια κατά μήκος της ζώνης διάρρηξης της λίμνης Βικτορία.

Ανάμεσα σε αυτά τα δύο ηφαίστεια βρίσκεται το ηφαίστειο Ol Doinyo Lengai (Τανζανία), το μόνο γνωστό ενεργό καρμπονατιτικό ηφαίστειο της Γης. Έχει ύψος 2.200 m και ο κώνος του αποτελείται από φωνολιθική τέφρα. Όμως, στο ανώτερο τμήμα του επικρατούν νατριο-καρμπονατιτικές λάβες. Ιστορικές εκρήξεις αυτών των λαβών έχουν γεμίσει τον κρατήρα κορυφής.

 

Το ηφαίστειο Ol Doinyo Lengai (Τανζανία, 2003). Στην κορυφή διακρίνεται ο κρατήρας απ΄όπου εκχύνονται καρμπονατιτικές λάβες (λευκό). Photo: Fulle M.

Ο κρατήρας του ηφαιστείου κατά την έκρηξη του 2001. Στο εσωτερικό του διακρίνονται οι χαρακτηριστικοί κωνίσκοι (hornitos). Η επάνω εικόνα είναι πριν και η κάτω μετά την έκρηξη, κατά την οποία εκχύθηκαν οι μαύρες καρμπονατιτικές λάβες. Photo: Fulle M.

Δύο χαρακτηριστικοί κωνίσκοι (hornitos). Photo: Fulle M.

 

 

Η καρμπονατιτική λάβα μόλις εκχύνεται ρέει σαν νερό, ενώ όσο απομακρύνεται αποκτά χαρακτηριστικά τύπου aa. Photo: Fulle M.

 

Οι ροές καρμπονατιτικής λάβας, μολονότι είναι πυρακτωμένες, κατά την ημέρα μοιάζουν με ροές μαύρης λάσπης, όταν όμως παρατηρούνται τη νύχτα εμφανίζουν λαμπερό κόκκινο χρώμα. Photo: Fulle M.

 

Καρμπονατιτική λάβα εκχύνεται από ένα χορνίτο. Η πρώτη φωτογραφία λήφθηκε με το φως της ημέρας και η δεύτερη λίγο πριν τη δύση του ήλιου. Photo: Fulle M.

 
Ηφαίστειο Ol Doinyo Lengai (Τανζανία, 2003). Video: Rietze M.
Video: Πετώντας πάνω από τον κρατήρα (750 Kb)
Video: Κώνος συγκολλημένων σκωριών (1 Mb)
Video: Κώνος συγκολλημένων σκωριών (680 Kb)
Video: Κώνος συγκολλημένων σκωριών (1.2 Mb)
Video: Κώνος συγκολλημένων σκωριών (700 Kb)
Video: Κώνος συγκολλημένων σκωριών (1.2 Mb)
Video: Κώνος συγκολλημένων σκωριών (1.8 Mb)
Πανόραμα: Ol Doinyo Lengai
 
ΠΡΟΕΛΕΥΣΗ ΤΩΝ ΚΑΡΜΠΟΝΑΤΙΤΩΝ

Για την προέλευση των καρμπονατιτών επικρατεί κάποιος σκεπτικισμός. Οι νατριο-καρμπονατίτες φαίνεται ότι έχουν μανδυακή προέλευση, όπως δείχνουν τα ισοτοπικά χαρακτηριστικά τους. Επίσης, η πολύ ψηλή περιεκτικότητα σε Na2O και η πολύ χαμηλή σε MgO δείχνουν ότι είναι πολύ διαφοροποιημένα μάγματα. Επιπλέον, η συσχέτιση των καρμπονατιτών με αλκαλικά πυριγενή πετρώματα (πχ. νεφελινίτες) δείχνει ότι κάποιο ρόλο, όσον αφορά στην προέλευση τους, έπαιξε και ο διαχωρισμός πυριτικού και ανθρακικού τήγματος, καθόσον αυτά δεν αναμιγνύονται μεταξύ τους.

Αναφορικά με την προέλευση των Ca-καρμπονατιτών που αποτελούνται από ασβεστίτη, υπάρχει διχογνωμία για το αν αυτοί προήλθαν από πρωτογενές μάγμα ή είναι δευτερογενή πετρώματα. Μερικοί πιστεύουν ότι οι Ca-καρμπονατίτες προέρχονται από τήξη ανθρακικών πετρωμάτων του φλοιού. Αντίθετα, άλλοι πιστεύουν ότι αυτοί δεν είναι πρωτογενή πετρώματα αλλά σχηματίστηκαν δευτερογενώς από αλλοίωση των Na-καρμπονατιτών. Η άποψη αυτή ενισχύεται από το γεγονός ότι δεν έχουν βρεθεί παλαιοί νατριο-καρμπονατίτες, παρά μόνο σε ιστορικές εκρήξεις. Αυτό αποδίδεται στην υψηλή διαλυτότητα του ανθρακικού νατρίου, οπότε όλοι οι καρμπονατίτες ήταν αρχικά νατριο-καρμπονατίτες από τους οποίους απομακρύνθηκε το νάτριο με την επίδραση υδροθερμικών διαλυμάτων και μετεωρικού νερού.


ΚΟΜΑΤΙΪΤΕΣ
 
Οι κοματιΐτες (komatiites) πήραν το όνομά τους από τον ποταμό Komati (Νότια Αφρική). Είναι υπερβασικά ηφαιστειακά πετρώματα με πολύ χαμηλή περιεκτικότητα σε SiO2 (~40-45%) και πολύ ψηλή περιεκτικότητα σε MgO (~18%). Οι λάβες αυτές είναι ξεχωριστές όχι μόνο για τη σύστασή τους, αλλά και για την πολύ παλαιά ηλικία τους. Σύγχρονα κοματιϊτικά πετρώματα δεν υπάρχουν. Οι νεότεροι κοματιΐτες (Κολομβία) έχουν ηλικία 90 Ma. Όλοι οι υπόλοιποι έχουν ηλικία περίπου 3 δισεκατομμύρια έτη (3.000 Ma) ή μεγαλύτερη.

Η θερμοκρασία έκρηξης των λαβών αυτών υπολογίστηκε σε 1600 οC, δηλαδή κατά πολύ υψηλότερη από αυτήν των 1000 οC που έχουν οι βασαλτικές λάβες που δημιουργούνται σήμερα. Εικάζεται, λοιπόν, ότι αυτές οι αρχαιότατες κοματιϊκές λάβες δημιουργήθηκαν όταν η θερμότητα του εσωτερικού της Γης ήταν πολύ μεγαλύτερη από τη σημερινή.

Εντυπωσιακό χαρακτηριστικό των κοματιϊτών είναι ο ακανθοειδής ιστός (spinifex texture) που μοιάζει με ένα δαντελωτό πλέγμα από βελονοειδείς κρυστάλλους ολιβίνη, ανάμεσα στους οποίους υπάρχουν συνήθως πλαγιόκλαστο, τρεμολίτης ή/και χλωρίτης. Η βελονοειδής μορφή των κρυστάλλων του ολιβίνη διακρίνει τους κοματιΐτες από τους βασάλτες όπου οι κρύσταλλοι ολιβίνη είναι ισομετρικοί έως πλακώδεις.

     

Υπαίθρια εμφάνιση κοματιΐτη (Karelia, Ρωσία). Photo: Δείγμα κοματιΐτη όπου διακρίνεται μακροσκοπικά ο ακανθοειδής ιστός (Baja, Βραζιλία). Photo: Martin H. Δείγμα κοματιΐτη όπου διακρίνεται μακροσκοπικά ο ακανθοειδής ιστός (Washington, ΗΠΑ). Photo: Heron.
     

Μικροσκοπικές εικόνες κοματιΐτη όπου διακρίνεται ο ακανθοειδής ιστός με τους βελονοειδείς κρυστάλλους ολιβίνη. Photo: (1), (2), (3)
 
Εφόσον κοματιϊτικές εκρήξεις δεν έχουν παρατηρηθεί ποτέ, ο χαρακτήρας ροής και ο τύπος έκρηξης αυτών των λαβών θα πρέπει να συναχθεί από τις ιδιότητες και την υφή των πετρωμάτων αυτών. Η υψηλή θερμοκρασία της έκρηξης υπολογίστηκε από τη σύστασή τους που είναι πλούσια σε ολιβίνη. Η βελονοειδής μορφή των κρυστάλλων δείχνει ότι η λάβα ψύχθηκε πολύ γρήγορα. Η υψηλή θερμοκρασία σε συνδυασμό με την πολύ χαμηλή περιεκτικότητα σε SiO2 δείχνουν ότι οι κοματιϊτικές λάβες πρέπει να ήταν πολύ ρευστές με πολύ χαμηλό ιξώδες και χαμηλό λόγο εμφάνισης. Πιστεύεται ότι οι λάβες αυτές είχαν μεγάλη θερμική και μηχανική ενέργεια, ώστε να προκαλέσουν έντονη διάβρωση. Πράγματι, πολλοί επιστήμονες πιστεύουν ότι οι σεληνιακές αύλακες (sinuous rilles)  στην επιφάνεια της Σελήνης είναι κοιλάδες που δημιουργήθηκαν από κοματιϊτικές ροές λάβας που συνέβησαν συγχρόνως με παρόμοιες εκρήξεις στην επιφάνεια της Γης.