Подушечная лава

Подушечная лава — это тип лавового потока, образующийся при подводных или подлёдных извержениях вулканов, характеризующийся специфической формой застывших пород в виде округлых, вытянутых или уплощённых тел, напоминающих подушки, сложенные друг на друга. Подушечная лава является одним из наиболее распространённых продуктов вулканизма на дне океанов и морей, а также встречается в местах древних подводных извержений, впоследствии поднятых на поверхность.

Механизм образования

Образование подушечной лавы происходит при контакте жидкой магмы с водой (или льдом). Когда расплавленная порода с температурой 1000–1200 °C извергается в холодную воду, её внешняя поверхность мгновенно остывает и затвердевает, образуя тонкую стекловатую корку. Внутри же лава остаётся жидкой и продолжает двигаться, создавая давление. Под этим давлением корка разрывается, и из трещины выдавливается очередная порция расплава, которая также быстро застывает снаружи, формируя новую «подушку». Этот процесс повторяется многократно, в результате чего образуются скопления сотен и тысяч взаимосвязанных подушечных тел.

Условия для формирования

Для формирования подушечной лавы необходимы два ключевых условия:

• Наличие воды или льда — среда с высокой теплоёмкостью, обеспечивающая быстрое охлаждение поверхности.
• Низкая скорость излияния — лава должна поступать относительно медленно, чтобы успевала образовываться корка, а не происходило дробление потока на фрагменты.

При быстром излиянии лавы в воду образуются не подушки, а гиалокластиты — обломочные породы, состоящие из осколков вулканического стекла.

Морфология и структура

Отдельные «подушки» обычно имеют диаметр от 0,1 до 5 метров, чаще всего 0,3–1,5 метра. Форма варьируется от сферической до эллипсоидальной или вытянутой, напоминающей колбасу. Характерные признаки подушечной лавы:

• Стекловатая корка — внешняя оболочка толщиной от нескольких миллиметров до 2–3 см, состоящая из вулканического стекла (обычно базальтового состава).
• Радиальная трещиноватость — трещины, расходящиеся от центра подушки к краям, возникающие при остывании и усадке.
• Внутренняя зона — кристаллическая или частично раскристаллизованная порода (например, базальт, долерит).
• Подушечные швы — промежутки между подушками, заполненные обломками стекла, осадками или гидротермальными минералами.

На поверхности подушек часто наблюдаются холмики (англ. pillow lobes) — небольшие выступы, указывающие на места прорыва корки и выдавливания новой порции лавы.

Состав

Подушечная лава в подавляющем большинстве случаев имеет базальтовый состав, что обусловлено высокой распространённостью базальтовой магмы в океанической коре. Реже встречаются андезитовые, дацитовые и даже риолитовые подушки. Химический состав варьируется в зависимости от геодинамической обстановки:

• Срединно-океанические хребты — толеитовые базальты (обеднённые калием, натрием, титаном).
• Океанические острова (Гавайи, Исландия) — щелочные базальты, иногда пикриты.
• Островные дуги — базальты, андезиты, дациты.

Распространение

Подушечная лава является доминирующим типом лавовых потоков на дне Мирового океана. Она слагает верхнюю часть океанической коры (слой 2A) в зонах спрединга — срединно-океанических хребтах. Кроме того, подушечные лавы встречаются:

• В подводных вулканах (гайотах, подводных горах).
• В зонах субдукции — в тыловых бассейнах и задуговых центрах спрединга.
• В местах подлёдных извержений (например, в Исландии, Антарктиде).
• В древних океанических комплексах (офиолитах), выведенных на сушу в результате тектонических движений — Урал, Кавказ, Альпы, Гималаи.

Примеры на суше

В России подушечные лавы можно наблюдать в составе офиолитовых комплексов:

• Полярный Урал (массив Рай-Из, хребет Пай-Хой).
• Камчатка — в районе вулкана Авачинский, в разрезе Кроноцкого полуострова.
• Кольский полуостров — в древних вулканических толщах палеопротерозоя (например, Печенгская структура).

За рубежом классические обнажения подушечной лавы находятся в Исландии (долина Тингведлир, полуостров Рейкьянес), на Гавайях (побережье Пали), в Шотландии (остров Арран), в Норвегии (Тронхеймский офиолитовый комплекс).

Значение в геологии

Подушечная лава является важным индикатором палеогеографических условий. Её наличие в разрезе горных пород однозначно указывает на то, что извержение происходило под водой (или подо льдом). Это позволяет:

• Реконструировать древние бассейны и океаны.
• Определять глубину извержения (по размеру пузырьков газа в стекле — вакуолей).
• Изучать процессы гидротермальной циркуляции и рудообразования (с подушечными лавами связаны залежи сульфидных руд — колчеданные месторождения).

Исследования

Первые научные описания подушечной лавы датируются серединой XIX века. В 1850-х годах британский геолог Джон Дэвис обратил внимание на необычные округлые формы в базальтах Уэльса. В 1880-х годах американский геолог Генри Клоус (Henry Cloos) и немецкий вулканолог Альфред Лакруа подробно описали механизм образования. Систематические исследования подушечных лав на дне океана начались в 1960-х годах с развитием глубоководных аппаратов (в частности, в рамках проекта «Гломар Челленджер»). В 1970-х годах советские учёные (Институт океанологии имени П. П. Ширшова РАН) провели детальные исследования подушечных лав в Атлантическом и Тихом океанах.

Связь с гидротермальной активностью

Подушечные лавы часто служат вмещающей средой для гидротермальных систем. При застывании лавы в толще подушек образуются трещины и пустоты, по которым циркулируют горячие растворы. В результате формируются:

• Чёрные курильщики — гидротермальные источники, выделяющие сульфидные минералы.
• Сульфидные постройки — залежи полиметаллических руд (медь, цинк, свинец, золото), приуроченные к зонам подушечных лав.

Классификация по форме

Вулканологи выделяют несколько морфологических типов подушечной лавы в зависимости от формы и размеров:

• Сферические подушки — диаметр до 1 м, характерны для спокойных излияний.
• Эллипсоидальные подушки — вытянутые, длина до 3–5 м, образуются при более быстром течении.
• Трубчатые подушки — длинные (до 10 м и более) узкие тела, напоминающие трубы, возникают на крутых склонах.
• Плоские подушки — уплощённые, с отношением ширины к высоте более 3:1, встречаются при излиянии на пологие участки дна.

Интересные факты

• Подушечная лава может образовываться не только в морской воде, но и в пресной — например, в озёрах (озеро Тоба, Индонезия, в прошлом) или в ледниковых озёрах Исландии.
• В некоторых местах (например, в районе Гавайских островов) подушечные лавы достигают мощности до 1000 метров.
• При подлёдных извержениях в Исландии образуются особые формы — столовые горы (туйи), сложенные подушечной лавой в основании и гиалокластитами на склонах.
• В 2018 году на дне Тихого океана у побережья Коста-Рики была обнаружена подушечная лава, возраст которой оценивается в 200 миллионов лет — одна из древнейших известных на океаническом дне.

Источники

• Короновский Н. В. Общая геология. — М.: КДУ, 2006.
• Хаин В. Е., Ломизе М. Г. Геотектоника с основами геодинамики. — М.: Изд-во МГУ, 2005.
• Данные глубоководного бурения (ODP, IODP) — публикации по проектам «Гломар Челленджер» и «Джойдес Резолюшн».
• Геологический словарь: в 2 т. — М.: Недра, 1978.
• MacLeod N. S. et al. Pillow lavas and their formation // Journal of Volcanology and Geothermal Research, 1992.