Lava

Lava là đá nóng chảy từ miệng núi lửa trong các đợt phun trào. Khi mới phun ra, lava có dạng lỏng với nhiệt độ dao động từ 1.200 đến 1.300 độ C. Do có độ nhớt cao gấp 100.000 lần nước, lava có thể chảy xa trước khi đông lại thành đá nhờ vào các đặc tính thixotropic và shear thinning.

Dòng lava là dòng chảy của lava trong những đợt phun trào êm ả, không có sự nổ. Khi dòng lava ngừng chảy, nó sẽ đông lại và tạo thành đá magma phun trào. Ngược lại, khi có sự phun nổ, hỗn hợp tro núi lửa và mảnh vụn được gọi là tephra sẽ hình thành, không được gọi là dòng lava.

Về nguồn gốc tên gọi, dung nham xuất phát từ chữ Hán, trong đó dung (熔) nghĩa là nóng chảy và nham (岩) chỉ đá núi hoặc các khối đá lớn. Trong tiếng Anh, từ lava có nguồn gốc từ tiếng Ý và có thể bắt nguồn từ labes trong tiếng Latin, có nghĩa là rơi hoặc trượt. Thuật ngữ này được Francesco Serao sử dụng lần đầu khi mô tả sự phun trào của Vesuvius từ 14 tháng 5 đến 4 tháng 6 năm 1737, với mô tả về 'dòng dung nham sọc' tương tự như dòng nước và bùn sau các trận mưa lớn.

Thành phần của dung nham

Thành phần hóa học của dung nham ảnh hưởng nhiều đến các đặc tính của nó hơn là nhiệt độ phun trào. Các loại đá mácma được tạo ra từ dung nham có thể được phân loại thành ba nhóm chính: felsic, trung gian và mafic. Tuy nhiên, thành phần hóa học này cũng thường liên quan đến nhiệt độ mácma, độ nhớt và cơ chế phun trào.

Dung nham felsic, như ryolit và dacit, thường hình thành từ các cấu trúc như lava spine, lava dome hoặc 'coulees' (dung nham dày và ngắn) và thường đi kèm với các trầm tích mảnh vụn (pyroclastic). Đa số các dòng dung nham felsic có độ nhớt rất cao và khi phun trào, chúng tạo ra các dăm kết dạng khối. Độ nhớt và độ bền cao là nhờ vào thành phần hóa học của chúng, chứa nhiều silica, nhôm, kali, natri, và calci, tạo ra một chất lỏng polymer hóa giàu fenspat và thạch anh có độ nhớt cao hơn các loại mácma khác. Mácma felsic có thể phun trào ở nhiệt độ từ dưới 650 đến 750°C. Dung nham ryolit với nhiệt độ cao bất thường (>950°C) có thể chảy xa hàng km như ở đồng bằng sông Snake, tây bắc Hoa Kỳ.

Dung nham trung gian, hay andesit, chứa ít nhôm và silica nhưng lại có nhiều magiê và sắt. Dung nham trung gian hình thành các vòm andesit và dung nham khối, thường tạo ra các bậc của núi lửa hỗn hợp như ở Andes. Các dung nham trung gian nghèo nhôm và silica hơn dung nham felsic thường nóng hơn (khoảng 750 đến 950°C), và chúng có xu hướng ít nhớt hơn. Nhiệt độ cao hơn làm phá hủy các liên kết polymer trong mácma, làm chúng có hành vi giống chất lỏng hơn và dễ hình thành các ban tinh. Với thành phần sắt và magnesi cao hơn, chúng nguội lại tạo thành các khối đá màu tối hơn, thường là các khoáng vật amphibol hoặc pyroxen dạng ban tinh.

Dung nham mafic, hay còn gọi là dung nham bazan, nổi bật với hàm lượng sắt và magnesi cao, và thường có nhiệt độ phun trào vượt quá 950°C. Mácma bazan chứa nhiều sắt và magnesi nhưng ít nhôm và silica, điều này làm giảm mức độ polymer hóa khi ở trạng thái nóng chảy. Nhờ nhiệt độ cao, dung nham mafic có độ nhớt tương đối thấp, dù vẫn cao hơn nước hàng nghìn lần. Độ nhớt thấp và nhiệt độ cao thúc đẩy sự khuếch tán hóa học, do đó, các ban tinh trong dung nham mafic thường hình thành lớn và rõ nét. Dung nham bazan thường tạo thành các núi lửa dạng khiên mỏng hoặc 'đồng bằng bazan', bởi vì nó lan rộng ra sau khi núi lửa phun trào. Bề dày của dung nham bazan thường lớn hơn nhiều so với dòng dung nham đang chảy do dung nham bazan 'giãn nở' khi phun trào từ dưới mặt đất (do áp suất và nhiệt độ cao hơn trong lòng đất). Hầu hết dung nham bazan thuộc loại a'a hoặc 'pahoehoe', hơn là dung nham khối. Dưới nước, chúng có thể hình thành 'dung nham dạng gối', tương tự như kiểu dung nham entrail-type pahoehoe trên cạn.

Dung nham siêu mafic, như komatiit, chứa hàm lượng magnesi cao và tạo thành boninit với nhiệt độ phun trào rất cao. Komatiit có hơn 18% magnesi oxide, và nhiệt độ phun trào vào khoảng 1.600°C. Ở nhiệt độ này, không có cấu trúc polymer trong hợp chất khoáng vật, tạo thành chất lỏng rất linh động với độ nhớt thấp như nước. Hầu hết dung nham siêu mafic hình thành trước thời kỳ Proterozoic, và một số tích mácma siêu mafic có niên đại Phanerozoic. Hiện tại không có komatiit mới do manti Trái Đất đã nguội để tạo ra mácma có hàm lượng magnesi cao.

Ứng xử của dung nham

Độ nhớt của dung nham đóng vai trò quan trọng trong việc xác định cách mà nó ứng xử. Dung nham có độ nhớt cao như ryolit, dacit, andesit và trachyt, trong khi dung nham bazan nguội cũng khá nhớt, là những loại dung nham có độ nhớt thấp phun trào, thường tạo ra bazan, carbonatit và đôi khi là andesit.

Dung nham với độ nhớt cao thể hiện những đặc điểm ứng xử như sau:

• có xu hướng chảy chậm, tắc nghẽn, và hình thành các khối bán rắn cản trở dòng chảy,
• có khả năng giữ lại khí, tạo thành các vesicle trong đá khi dung nham di chuyển lên bề mặt.
• liên quan đến các vụ phun nổ (phreatic) và tạo ra các dòng tuff và pyroclastic.

Dung nham có độ nhớt cao thường không chảy như chất lỏng mà dễ hình thành tro vụn trong các vụ phun nổ hoặc tích tụ thành tephra. Tuy nhiên, dung nham có độ nhớt thấp hơn hoặc được phun trào trong điều kiện nhiệt độ cao hơn bình thường có thể tạo thành các dòng chảy.

Dung nham với độ nhớt thấp thể hiện những đặc điểm ứng xử như sau:

• có xu hướng chảy dễ dàng, tạo thành các vũng, kênh, và dòng chảy đá nóng,
• có khả năng giải phóng khí dễ dàng khi khí được sinh ra,
• các vụ phun trào hiếm khi tạo ra các sản phẩm pyroclastic và thường diễn ra êm ả,
• các núi lửa có xu hướng hình thành các cấu trúc rộng hơn là các hình nón có bậc.

Có ba loại dòng dung nham với độ nhớt thấp: ʻaʻā, pāhoehoe, và dung nham gối. Những loại này thường được mô tả khi nói đến các dòng dung nham bazan ở Hawaii (sẽ được đề cập trong các phần sau).

Dung nham có thể chứa nhiều thành phần khác nhau, bao gồm các tinh thể rắn của nhiều loại khoáng vật, các mảnh vụn của đá có từ trước hay còn gọi là xenolith, và các mảnh vụn của những dòng dung nham đã đông đặc trước đó.

Hình dạng núi lửa

Ứng xử của dung nham ảnh hưởng đến hình dạng của các dòng dung nham và núi lửa. Các dòng dung nham bazan với tính chất lưu cao thường tạo thành các dạng tấm mỏng, trong khi đó, những dòng dung nham có tính chất đặc hơn thường hình thành các dạng khối hoặc bướu.

Các đặc điểm chung trong nghiên cứu núi lửa có thể được sử dụng để phân loại các núi lửa lớn và cung cấp thông tin về các vụ phun trào tạo nên các dòng dung nham, ngay cả với các lớp dung nham đã bị chôn vùi hoặc biến đổi.

Dòng dung nham thường có đỉnh chứa các mảnh vụn hoặc phát triển thành dung nham gối, autobreccia và loại mảnh vụn của khoáng ʻaʻā, hoặc chứa lỗ hổng như scoria và pumice. Bề mặt của dòng dung nham thường trở thành thủy tinh do nguội nhanh khi tiếp xúc với không khí hoặc nước.

Ghi chú

Liên kết ngoài

• http://volcanoes.usgs.gov/Products/Pglossary/aa.html Lưu trữ ngày 04 tháng 02 năm 2005 trên Wayback Machine
• Định nghĩa về Pāhoehoe của USGS Lưu trữ ngày 09 tháng 05 năm 2008 trên Wayback Machine
• http://volcano.und.edu/vwdocs/vwlessons/havo.html Lưu trữ ngày 16 tháng 01 năm 2006 trên Wayback Machine
• Nguy cơ liên quan đến các dòng dung nham của USGS Lưu trữ ngày 03 tháng 07 năm 2007 trên Wayback Machine
• Bài viết từ bản tin Volcano Watch của Quan sát viên Núi lửa Hawaii về các vụ phun trào Nyiragongo, ngày 31 tháng 01 năm 2002
• Google Maps Hiển thị các núi lửa trên thế giới Lưu trữ ngày 29 tháng 09 năm 2007 trên Wayback Machine
• Video dung nham của National Geographic Lưu trữ ngày 03 tháng 03 năm 2016 trên Wayback Machine, Truy cập ngày 23 tháng 08 năm 2007