Лава

Лава — это раскалённая жидкая или вязкая магма, излившаяся на поверхность Земли или другого планетарного тела в результате вулканического извержения. В отличие от магмы, которая находится в недрах, лава теряет значительную часть растворённых газов и воды при выходе на поверхность. Температура лавы обычно колеблется от 700 до 1200 °C, в зависимости от её химического состава. После остывания лава образует твёрдые горные породы, преимущественно магматические (эффузивные).

Состав и классификация

Химический состав лавы определяет её физические свойства — вязкость, температуру и скорость течения. Основными компонентами лавы являются оксиды кремния (SiO₂), алюминия, железа, магния, кальция, натрия и калия. По содержанию кремнезёма (SiO₂) лаву подразделяют на несколько типов.

Основные типы лавы по составу

• Базальтовая лава (45–52 % SiO₂) — наиболее распространённый тип. Отличается низкой вязкостью и высокой температурой (1000–1200 °C). Течёт быстро, образуя обширные лавовые поля. Характерна для щитовых вулканов (например, на Гавайских островах).
• Андезитовая лава (52–63 % SiO₂) — промежуточный тип. Вязкость выше, чем у базальтовой, температура — 800–1000 °C. Образует более крутые конусы вулканов. Типична для вулканов Анд и Камчатки.
• Дацитовая лава (63–68 % SiO₂) — более вязкая, температура — 700–900 °C. Часто образует купола и короткие, толстые потоки.
• Риолитовая лава (более 68 % SiO₂) — самая вязкая и холодная (700–800 °C). Течёт очень медленно, часто застывает, не успев далеко отойти от жерла. Образует вулканические купола и иглы.

Классификация по вязкости и форме потоков

По характеру течения и внешнему виду застывшей поверхности различают несколько морфологических типов лавы.

• Лава «пахоэхоэ» (pāhoehoe) — гладкая, волнистая или складчатая поверхность. Образуется при течении маловязкой базальтовой лавы. Поверхность часто напоминает свёрнутые канаты или подушки.
• Лава «аа» (ʻaʻā) — шлаковая, глыбовая поверхность, состоящая из острых, неровных обломков. Возникает при течении более вязкой лавы, когда корка разламывается на фрагменты.
• Подушечная лава (pillow lava) — образуется при подводных извержениях. Лава быстро охлаждается водой, формируя округлые, похожие на подушки структуры, наложенные друг на друга.
• Лавовый купол — выпуклое образование из вязкой лавы (обычно дацитовой или риолитовой), которое выдавливается над жерлом вулкана, не растекаясь далеко.
• Лавовое озеро — постоянное или временное скопление жидкой лавы в кратере вулкана или в кальдере.

Физические свойства

Температура

Температура лавы зависит от её состава. Базальтовые лавы наиболее горячие (до 1200 °C), риолитовые — наиболее холодные (около 700 °C). Температура может снижаться по мере удаления от жерла и при контакте с воздухом или водой.

Вязкость

Вязкость лавы определяется содержанием кремнезёма и газов. Чем выше содержание SiO₂, тем выше вязкость. Базальтовая лава течёт почти как вода, а риолитовая — как густая патока. Вязкость также зависит от температуры: при остывании лава густеет.

Скорость течения

Скорость движения лавового потока варьируется от нескольких сантиметров до десятков километров в час. Наиболее быстрые потоки — базальтовые на крутых склонах. В 1977 году на вулкане Ньирагонго (ДР Конго) зафиксирована скорость лавового потока до 60 км/ч. Обычно скорость составляет 1–10 км/ч.

Поведение лавы при извержении

Извержение вулкана может быть эффузивным (с преобладанием излияния лавы) или эксплозивным (с мощными взрывами). Тип извержения зависит от состава магмы и содержания газов.

• Эффузивные извержения — характерны для базальтовых лав. Лава спокойно вытекает из жерла или трещин, образуя потоки и покровы. Примеры: извержения вулканов Килауэа (Гавайи), Этна (Сицилия).
• Эксплозивные извержения — связаны с вязкими лавами (андезитовыми, дацитовыми, риолитовыми), которые закупоривают жерло. Давление газов нарастает, и происходит взрыв, выбрасывающий пепел, бомбы и туф. Лава может выдавливаться в виде куполов. Примеры: извержение вулкана Мон-Пеле (1902), извержение Везувия (79 год н. э.).

При контакте с водой (например, при подводных извержениях или впадении лавы в море) происходит резкое охлаждение и парообразование, что может вызывать фреатические взрывы.

Лавовые потоки и их воздействие

Лавовые потоки, двигаясь, уничтожают всё на своём пути — растительность, строения, инфраструктуру. Однако скорость их движения обычно невелика, что позволяет эвакуировать людей. Основную опасность представляют не столько сами потоки, сколько сопутствующие явления: вулканические бомбы, пеплопады, пирокластические потоки и ядовитые газы.

Застывшая лава образует различные формы рельефа: лавовые плато, поля, купола, дайки, силлы. Со временем лавовые породы выветриваются и становятся основой для плодородных почв, особенно в тропических регионах.

Лава на других небесных телах

Лава — явление не только земное. Следы вулканической активности обнаружены на многих планетах и спутниках Солнечной системы.

• Ио (спутник Юпитера) — наиболее вулканически активное тело в Солнечной системе. На его поверхности наблюдаются извержения силикатной лавы с температурой до 1500 °C.
• Венера — на поверхности обнаружены обширные лавовые равнины и вулканические структуры. Предполагается, что вулканизм на Венере активен и в настоящее время.
• Марс — на планете есть гигантские щитовые вулканы (например, Олимп), которые, вероятно, извергали базальтовую лаву в прошлом.
• Луна — лунные моря представляют собой застывшие базальтовые лавовые потоки, излившиеся миллиарды лет назад.
• Тритон (спутник Нептуна) — обнаружены криовулканы, извергающие не силикатную лаву, а смесь воды, аммиака и метана (криолава).

Изучение и использование

Изучение лавы важно для понимания геологических процессов, прогнозирования извержений и оценки вулканической опасности. Учёные отбирают пробы лавы, анализируют её состав, температуру и скорость течения. Спутниковые наблюдения позволяют отслеживать движение лавовых потоков в реальном времени.

В некоторых регионах тепло лавы используется для геотермальной энергетики. Застывшая лава (базальт, андезит) применяется в строительстве как щебень, облицовочный камень, а также для производства каменного литья и минеральной ваты. Вулканический туф (спекшаяся лава с пеплом) используется как строительный материал.

Интересные факты

• Самое длинное непрерывное лавовое извержение в истории наблюдений — извержение вулкана Пуу-Оо (Килауэа, Гавайи), длившееся с 1983 по 2018 год.
• Лава может образовывать пещеры — лавовые трубки, которые возникают при застывании верхней корки потока, пока жидкая лава продолжает течь внутри.
• В 2018 году извержение вулкана Килауэа уничтожило более 700 домов на Гавайях.
• Лава, попавшая в морскую воду, может образовывать стекловидные нити — «волосы Пеле» (по имени гавайской богини вулканов).
• В лабораторных условиях лаву моделируют, используя расплавленный базальт или синтетические смеси, для изучения её поведения.

Источники

• Геологический словарь. Том 1. — М.: Недра, 1978.
• Макдональд Г. А. Вулканы. — М.: Мир, 1975.
• Влодавец В. И. Справочник по вулканологии. — М.: Наука, 1984.
• Sigurdsson H. et al. Encyclopedia of Volcanoes. — Academic Press, 2000.
• Данные Геологической службы США (USGS) по вулканической активности.