3.2. Χαρακτηριστικά ροής της λάβας

ΑΠΛΕΣ ΚΑΙ ΣΥΝΘΕΤΕΣ ΡΟΕΣ ΛΑΒΑΣ
ΣΤΗΛΟΕΙΔΕΙΣ ΚΑΤΑΤΜΗΣΕΙΣ
ΚΟΙΤΕΣ ΛΑΒΑΣ
ΚΑΤΑΡΡΑΚΤΕΣ ΛΑΒΑΣ
ΛΙΜΝΕΣ ΛΑΒΑΣ
ΤΥΜΒΟΙ ΛΑΒΑΣ
ΣΤΟΕΣ ΛΑΒΑΣ
ΚΩΝΟΙ ΣΥΓΚΟΛΛΗΜΕΝΩΝ ΣΚΩΡΙΩΝ ΚΑΙ ΧΟΡΝΙΤΟ

ΑΠΛΕΣ ΚΑΙ ΣΥΝΘΕΤΕΣ ΡΟΕΣ ΛΑΒΑΣ
 

Ένας πολύ σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει τη μορφή της ροής της λάβας είναι η ταχύτητα έκχυσης (effusion rate) που μετριέται σε m3/sec. Όσο πιο μεγάλη είναι η ταχύτητα ροής τόσο πιο μεγάλη είναι η απόσταση που ταξιδεύει η λάβα πριν να χαμηλώσει το ιξώδες και εμποδιστεί η ροή. Η ταχύτητα ροής για ανδεσιτικές και δακιτικές λάβες (0.05-10 m3/sec) είναι κατά πολύ μικρότερες από αυτήν των βασαλτικών λαβών (0.5-5.000 m3/sec). Έτσι οι βασαλτικές λάβες καλύπτουν μεγαλύτερες εκτάσεις απ΄ότι οι οξινότερες.

Οι βασαλτικές λάβες, που έχουν σχετικά μικρή ταχύτητα έκχυσης, δημιουργούν πολλά μικρά επάλληλα ρεύματα λάβας που εκχύνονται σε σύντομα χρονικά διαστήματα, επικαλύπτοντας το ένα το άλλο. Όταν ψυχθούν οι ροές που σχηματίζονται ονομάζονται σύνθετες ροές (compound flows).  Οι βασαλτικές λάβες, που έχουν σχετικά μεγάλη ταχύτητα έκχυσης, δημιουργούν εκτεταμένες ροές που συχνά σχηματίζουν μεγάλα καλύμματα. Αυτές οι ροές, όταν ψυχθούν, αποτελούνται από μία ενότητα και ονομάζονται απλές ροές (simple flows). Οι μεγάλες ταχύτητες έκχυσης είναι ο λόγος που τα μεγάλα βασαλτικά πλατό (flood basalts) συνίστανται από απλές ροές λάβας.

     

Σύνθετες ροές λάβας σε ένα ασπιδόμορφο ηφαίστειο (Σαουδική Αραβία). Photo: Camp V.

Απλές ροές λάβας (Columbia River flood basalts, ΗΠΑ). Photo: Camp V.

Απλές ροές λάβας στο ασπιδόμορφο ηφαίστειο του Σκάρου (Σαντορίνη). Photo: Σολδάτος Τ.

 

ΣΤΗΛΟΕΙΔΕΙΣ ΚΑΤΑΤΜΗΣΕΙΣ
 

Καθώς η λάβα ψύχεται και στερεοποιείται σε συμπαγές πέτρωμα, αρχίζει να συστέλλεται. Η συστολή αυτή οδηγεί στην ανάπτυξη πολυάριθμων διακλάσεων (joints). Μολονότι τα ρεύματα λάβας εμφανίζουν διάφορες μορφές διακλάσεων, πολλά από τα παχύτερα ρεύματα λάβας εμφανίζουν ένα σύστημα τριών σειρών διακλάσεων.

Η κατώτερη σειρά (lower colonnade) αποτελείται από στήλες που ονομάζονται στηλοειδείς κατατμήσεις (columnar jointing). Αυτές οι στηλοειδείς κατατμήσεις αναπτύσσονται στη βάση της ροής και κάθετα στη επιφάνεια ψύξης. Το ύψος των στηλών κυμαίνεται από ένα έως αρκετά μέτρα ενώ το πάχος δεν υπερβαίνει το ένα μέτρο. Η διατομή των στηλών είναι πολυγωνική, συνήθως πενταγωνική ή εξαγωνική και περιβάλλεται από 4-6 στήλες.

Η μεσαία σειρά (entablature), εάν υπάρχει, αποτελείται από ένα σύστημα περίπλοκων και ακανόνιστων διακλάσεων.

Η ανώτερη σειρά (upper colonnade), είναι συνήθως ανεπαρκώς ανεπτυγμένη ή λείπει εντελώς. Εάν υπάρχει, οι στήλες είναι πολύ κοντότερες από αυτές της κατώτερης σειράς και πορώδεις λόγω της απελευθέρωσης φυσαλίδων.


Δομή των στηλοειδών κατατμήσεων.
 

 

Στηλοειδείς κατατμήσεις, όπου φαίνεται η κατώτερη και η μεσαία σειρά (νησί Staffa, Σκωτία). Photo: Robertson I., Gruber K.

Διατομή στηλοειδών κατατμήσεων με πολυγωνικό σχήμα (Ισλανδία). Photo: Jordan BT.

 

Στηλοειδείς κατατμήσεις σε ηφαιστειακό λαιμό (Devil΄s Tower, Wyoming, ΗΠΑ). Photo: Faulkingham C.

Στηλοειδείς κατατμήσεις (Λυκόφη, Έβρος). Photo: Σολδάτος Τ.

Στηλοειδείς κατατμήσεις (Γλαρονήσια, Μήλος). Photo: Κορωναίος Α.

 
Στηλοειδείς κατατμήσεις
Στηλοειδείς κατατμήσεις
Στηλοειδείς κατατμήσεις (Staffa, Σκωτία)
Στηλοειδείς κατατμήσεις (Staffa, Σκωτία)
Στηλοειδείς κατατμήσεις (Giant's Causeway, Ιρλανδία)

ΚΟΙΤΕΣ ΛΑΒΑΣ
 

Οι κοίτες λάβας (lava channels) είναι στενές, ανοικτές δίοδοι, ευθύγραμμες ή μαιανδρικές, μέσα στις οποίες ρέει η βασαλτική λάβα. Οι κοίτες μπορούν να δημιουργηθούν τόσο στην περίπτωση λαβών pahoehoe όσο και στην περίπτωση λαβών aa. Κατά τη ροή της λάβας συχνά σχηματίζονται στα περιθώρια αναχώματα (levees). Στις λάβες pahoehoe, τα αναχώματα διαμορφώνονται καθώς η κοίτη ξεχειλίζει περιοδικά, και η λάβα ψύχεται στις όχθες της. Στις λάβες aa τα αναχώματα διαμορφώνονται καθώς κινείται η λάβα και παραμερίζει σαν μπουλντόζα μεγάλα κομμάτια λάβας. Αρχικά οι κοίτες λάβας περιορίζονται σε υπάρχουσες τοπογραφικές κοιλάδες, όμως καθώς αναπτύσσουν περιθωριακά αναχώματα μπορούν να καταλήξουν να ρέουν ψηλότερα από την επιφάνεια του εδάφους.

Ενίοτε, μικρές κοίτες λάβας ρέουν γύρω από λόφους ή σημεία του εδάφους με υψηλότερο ανάγλυφο σχηματίζοντας νησίδες που ονομάζονται κιπούκα (kipuka). Ο όρος kipuka στη γλώσσα της Χαβάης σημαίνει "νησί", και αυτοί οι σχηματισμοί ξεχωρίζουν από τη βλάστησή τους, η οποία λείπει εντελώς στα περιβάλλοντα ρεύματα βασαλτικής λάβας.

Ένα χαρακτηριστικό στις κοίτες των λαβών aa είναι η ύπαρξη σφαιρόμορφων μαζών λάβας με μέγεθος μερικών εκατοστών έως μερικών μέτρων. Αυτές οι μάζες ονομάζονται σφαίρες επαύξησης λάβας (accretionary lava balls). Καθώς ένα μικρό στερεοποιημένο κομμάτι λάβας κατρακυλάει πάνω στην επιφάνεια της ροής, λάβα προσκολλάται πάνω σ΄αυτό και κατά την κύλισή του αυξάνεται το μέγεθός του. Ανάλογο παράδειγμα είναι ο σχηματισμός των χιονοστιβάδων.

 

Κοίτη λάβας (Mauna Loa, Χαβάη, 1984). Photo: Griggs JD.

Κοίτη λάβας (Kilauea, Χαβάη, 1990). Μαιανδρική κοίτη pahoehoe λάβας πάνω από μία παλαιότερη ροή aa λάβας. Διακρίνονται στις όχθες της κοίτης τα μικρά αναχώματα (levees) που σχηματίζονται από την υπερχείλιση της κοίτης. Photo: Babb J.

Κοίτες λάβας (Αίτνα, Ιταλία, 2006). Photo: Fulle M.

 

Κοίτη λάβας (Αίτνα, Ιταλία, 1999). Διακρίνονται τα αναχώματα (levees) στις όχθες της κοίτης. Photo: Fulle M.

Κιπούκα (Kilauea, Χαβάη, 1987). Photo: Griggs JD.

Σφαίρα επαύξησης λάβας (Kilauea, Χαβάη, 1983). Photo: Griggs JD.

 
Κοίτες λάβας (Kilauea, Χαβάη)
Κοίτες λάβας (Kilauea, Χαβάη)
Κοίτες λάβας (Kilauea, Χαβάη)
 

ΚΑΤΑΡΡΑΚΤΕΣ ΛΑΒΑΣ
 

Όταν η βασαλτική λάβα κατά τη ροή της συναντά έναν απότομο γκρεμό σχηματίζει καταρράκτες λάβας (lava cascades, lava falls). Καθώς η ροή επιβραδύνεται και η λάβα ψύχεται, μπορεί να στερεοποιηθεί επί τόπου και να σχηματίσει ένα παραπέτασμα λάβας (lava drapery).  

Καταρράκτες λάβας (Kilauea, Χαβάη, 1969). Photo:

Καταρράκτες λάβας (Mauna Loa, Χαβάη). Photo: Decker R.

Καταρράκτες λάβας (Kilauea, Χαβάη, 2005). Photo: Wikipedia.

     

Παραπετάσματα λάβας (Kilauea, Χαβάη, 1988). Photo: Griggs DJ.

Παραπετάσματα λάβας (Kilauea, Χαβάη, 2004). Photo: USGS.

Παραπετάσματα λάβας (Kilauea, Χαβάη, 1999). Photo: USGS.

 
Καταρράκτες λάβας (Kilauea, Χαβάη) | USGS.
Ασπιδόμορφο ηφαίστειο Kilauea (Χαβάη)
 

ΛΙΜΝΕΣ ΛΑΒΑΣ
 

Οι λίμνες λάβας (lava lakes) αποτελούνται από μεγάλες ποσότητες συνήθως βασαλτικής λάβας, που γεμίζουν τον πόρο, ή τον κρατήρα ή ένα βύθισμα. Διακρίνονται σε αυτές που ή λάβα είναι σε υγρή κατάσταση ή σε μερικώς ή ολικώς στερεοποιημένη.

Οι λίμνες λάβας δημιουργούνται:
1) όταν ένας ή δύο πόροι εκχύνουν λάβα μέσα στον κρατήρα μέχρι αυτός να γεμίσει,
2) όταν η λάβα χύνεται μέσα στον κρατήρα ή μέσα σε ένα βύθισμα, από έξω και
3) όταν ένας νέος πόρος εκχύνει διαρκώς λάβα για κάποιο χρονικό διάστημα σχηματίζοντας ένα κρατήρα και μία λίμνη λάβας ψηλότερα από το έδαφος.

Ενίοτε η λάβα μπορεί να υπερχειλίσει τον κρατήρα και να εκχυθεί εξωτερικά.

     

Λίμνη λάβας στο ηφαίστειο Kupaianaha που υπερχείλισε (Kilauea, Χαβάη, 1986). Photo: Wolfe EW.

Λίμνη λάβας (Erta Ale, Αιθιοπία, 2002). Photo: Fulle M.

Λίμνη λάβας (Nyiragongo, Κογκό, 2006). Photo: Fulle M.

     
Λίμνη λάβας (Kilauea, Χαβάη)
Λίμνη λάβας (Nyiragongo, Κογκό)
Λίμνη λάβας (Nyiragongo, Κογκό)
Λίμνη λάβας (Nyiragongo, Κογκό)
Λίμνη λάβας (Nyiragongo, Κογκό)
Λίμνη λάβας (Nyiragongo, Κογκό)
Λίμνη λάβας (Erta Ale, Αιθιοπία)
Λίμνη λάβας (Erta Ale, Αιθιοπία)
Λίμνη λάβας (Erta Ale, Αιθιοπία)
Λίμνη λάβας (Masaya, Νικαράγουα)
Λίμνη λάβας (Kilauea, 2006) USGS
Erta Ale (Αιθιοπία)
Nyiragongo (Κογκό)
 

Καθώς η λάβα μέσα στις λίμνες λάβας ψύχεται, σχηματίζει ένα λεπτό φλοιό πάχους μόνο κάποιων εκατοστών. Αυτός καταστρέφεται και δημιουργείται διαρκώς. Ρεύματα μεταφοράς στην υποκείμενη λάβα αναγκάζουν το φλοιό να σπάει και να βυθίζεται, ενώ νέα λάβα εξέρχεται ψύχεται, σχηματίζει νέο φλοιό, ο οποίος με τη σειρά του υφίσταται την ίδια διαδικασία ανακυκλούμενος συνεχώς.

Σε αυτήν τη διαδικασία ανακύκλωσης η λάβα σχηματίζει διάφορα σχέδια τα οποία αντικατοπτρίζουν σε μικρογραφία τις διάφορες κινήσεις των τεκτονικών πλακών, όπως πχ. απόκλιση, σύγκλιση πλακών κλπ.

     

Η λάβα μιμείται την μεσοωκεάνια ράχη ή άλλες ζώνες διάρρηξης (Erta Ale, Αιθιοπία, 2002). Photo: Fulle M.

 
Η λάβα μιμείται τις κινήσεις των τεκτονικών πλακών σε μία λίμνη λάβας (Erta Ale, Αιθιοπία)
 

ΤΥΜΒΟΙ ΛΑΒΑΣ
 

Σε επίπεδες ή ομαλές κλίσεις στην επιφάνεια μίας ροής pahoehoe λάβας εμφανίζονται ελλειπτικές, θολοειδείς που ονομάζονται τύμβοι (tumuli). Αυτοί σχηματίζονται όταν ο στερεοποιημένος φλοιός της ροής ανασηκώνεται λόγω της πίεσης που ασκεί η υποκείμενη ροή της λάβας. Καθώς ο φλοιός της λάβας είναι εύθραυστος, συνήθως σπάζει για να μπορέσει να φιλοξενήσει αυτή τη διόγκωση της λάβας. Τέτοιες ρωγμές εκτείνονται κατά μήκος της ράχης του τύμβου και συνοδεύονται συχνά από μικρότερες σχισμές στις πλευρές. Η λάβα αποστραγγίζεται συνήθως από αυτές τις ρωγμές του τύμβου, ο οποίος πλέον στέκει ως ένα κενό κέλυφος.

 

Τύμβος λάβας (Kilauea, Χαβάη, 1984) διαμέτρου 30 m. Photo: Griggs JD.

Σχηματισμός τύμβου λάβας (Αίτνα, Ιταλία, 1999). Photo: Behncke B.

Τύμβος λάβας (Χαβάη). Photo: EES.

 

ΣΤΟΕΣ ΛΑΒΑΣ
 

Η ψύξη και στερεοποίηση της βασαλτικής λάβας στις πλευρές, τη βάση και την οροφή των κοιτών λάβας δημιουργεί εγκιβωτισμένους αγωγούς, οι οποίοι ονομάζονται στοές λάβας (lava tubes). Το περιβάλλον βασαλτικό πέτρωμα παραμένει σχετικά θερμό και απομονώνει το εσωτερικό ρεύμα λάβας στη στοά από περαιτέρω στερεοποίηση. Μολονότι οι στοές λάβας περιορίζονται κυρίως σε ροές λάβας pahoehoe, μπορούν να σχηματιστούν και σε παχιές λάβες aa, όπως αυτές στο ηφαίστειο της Αίτνας.

Η μορφολογία των στοών παρέχει έναν πολύ αποτελεσματικό μηχανισμό, ώστε η βασαλτική λάβα να μπορεί να ταξιδεύει σε μεγάλες αποστάσεις από την πηγή της χωρίς να χάνει μεγάλα ποσά θερμότητας. Οι στοές βρίσκονται σε βάθος 1-15 m μέσα στο έδαφος. Το μήκος τους ποικίλει από <1 km έως μερικά km. Eντούτοις υπάρχουν και στοές με πολύ μεγάλο μήκος, όπως πχ. μία στοά λάβας στην Queensland (Αυστραλία) που είναι >100 km. Η διάμετρος της στοάς ποικίλει και αυτή και κυμαίνεται από <1 m έως 15 m.

 
Στοά λάβας (Lava Beds, California, ΗΠΑ). Στα τοιχώματα διακρίνονται τα σημάδια των διάφορων ροών λάβας. Photo: Bunnell D. Στοά λάβας (Χαβάη). Photo: Oswald M. Στοά λάβας (Χαβάη). Διακρίνονται οι σταλακτίτες λάβας. Photo:
 

Στο εσωτερικό της στοάς η θερμοκρασία της λάβας διατηρείται υψηλή της τάξης των 1150 οC. Η υψηλή θερμοκρασία επιτρέπει στη λάβα να παραμένει πολύ ρευστή. Η μεγάλη ρευστότητα της λάβας στις στοές και στις κοίτες της δίνει την ικανότητα να έχει μεγαλες ταχύτητες που μπορούν να φτάσουν τα 60 km/hr. Η ταχεία και στροβιλώδης ροή της λάβας σε συνδυασμό με τις υψηλές θερμοκρασίες, οδήγει σε θερμική διάβρωση (thermal erosion) το εσωτερικό της στοάς. Έτσι, οι στοές με την πάροδο του χρόνου διαβρώνονται οριζόντια και κατακόρυφα. Τελικά, η διάβρωση σταματάει και η λάβα αποστραγγίζεται αφήνοντας μία σπηλαιώδη κενή στοά.

Αυτές οι στοές έχουν επίπεδα δάπεδα και οροφές και στα τοιχώματα εμφανίζουν εμφανίζουν ίχνη που δείχνουν το ύψος των εκάστοτε ροών λάβας. Επίσης, στα τοιχώματα υπάρχουν δακρυρροές (dripstone) που οφείλονται σε κλάστες λάβας (spatter) λόγω της στροβιλώδους ροής της λάβας και της απελευθέρωσης αερίων. Σπάνια, σχηματίζονται σταλακτίτες λάβας (lava stalactites) που κρέμονται από την οροφή.

     

Φεγγίτης σε μία στοά λάβας (Χαβάη, 1999). Photo: Kuahikaua J.

Φεγγίτης σε μία στοά λάβας (Kilauea, Χαβάη, 2001). Photo: Pfeiffer T.

Φεγγίτης σε μία στοά λάβας (Kilauea, Χαβάη, 1994). Photo: Cashman KV.

 

Οι στοές λάβας είναι καλυμμένες και δεν είναι ορατές από την επιφάνεια του εδάφους. Εντούτοις κατά μήκος του άξονα της στοάς ενδέχεται να υπάρχουν ανοίγματα λόγω απουσίας ή λόγω τοπικής κατάρρευσης της οροφής της στοάς. Αυτά τα ανοίγματα λέγονται φεγγίτες (skylights), και όταν οι στοές είναι ενεργές, παρέχουν μοναδική θέα της πυρακτωμένης λάβας.

 
Φεγγίτης σε στοά λάβας (Kilauea, Χαβάη)
Φεγγίτης σε στοά λάβας (Kilauea, Χαβάη)
Φεγγίτης σε στοά λάβας (Αίτνα, Ιταλία)
 

ΚΩΝΟΙ ΣΥΓΚΟΛΛΗΜΕΝΩΝ ΣΚΩΡΙΩΝ ΚΑΙ ΧΟΡΝΙΤΟ
 

Οι κώνοι συγκολλημένων σκωριών (spatter cones) είναι χαμηλοί κώνοι με απότομες πλευρές που σχηματίστηκαν από την εκτιναχθείσα λάβα που συσσωρεύθηκε γύρω από τον ηφαιστειακό πόρο. Καθώς τα κομμάτια λάβας ή κλάστες λάβας (spatter) εκτοξεύονται στον αέρα δεν έχουν συχνά το χρόνο να ψυχθούν εντελώς προτού πέσουν στο έδαφος. Επομένως, οι κλάστες, καθώς προσγειώνονται συγκολλούνται με την υπάρχουσα λάβα που είναι ακόμη ζεστή και ενίοτε ρέει αργά προς τις πλευρές του κώνου σχηματίζοντας κλαστογενή ρεύματα λάβας (clastogenic lavas).

Τα χορνίτο (hornitos) είναι μικροί κώνοι λάβας, χωρίς πόρο τροφοδοσίας, που σχηματίζονται στην επιφάνεια βασαλτικής λάβας. Δημιουργούνται, όταν η λάβα εξωθείται από κάποιο άνοιγμα της στερεοποιημένης επιφάνειας της ροής και συσσωρεύεται γύρω από το άνοιγμα. Τα χορνίτο, συνήθως έχουν απότομες πλευρές και σχηματίζουν χαρακτηριστικούς πυραμιδοειδείς σωρούς. Δεν έχουν δικό τους πόρο τροφοδοσίας που να συνδέεται με κάποιο βαθύτερο μαγματικό αγωγό, αλλά τροφοδοτούνται από το υποκείμενο ρεύμα της λάβας.

     

Κώνοι συγκολλημένων σκωριών (Kilauea, Χαβάη, 1992). Photo: Mattox TN., Heliker C.

Αριστερά: Λάβα που εκτινάσσεται από το άνοιγμα ενός κώνου συγκολλημένων σκωριών (Χαβάη).
Δεξιά: Η επιφάνεια ενός κώνου συγκολλημένων σκωριών όπου φαίνονται οι κλάστες της συγκολλημένης λάβας (Kilauea, Χαβάη, 1992). Photo: Griggs JD., Earle S.

Χορνίτο (αριστερά: Χαβάη, 1999 - δεξιά: Αίτνα, 2006). Photo: Brantley SR., Fulle M.

     
Κώνος συγκολλημένων σκωριών (Kilauea, Χαβάη)
Κώνος συγκολλημένων σκωριών (Kilauea, Χαβάη)
Κώνος συγκολλημένων σκωριών (Kilauea, Χαβάη)
Χορνίτο (Αίτνα, Ιταλία)