용암

구성

지각의 거의 모든 용암의 구성은 규산염 광물에 의해 지배됩니다. 대부분 장석, 장석, 감람석, 파이 록센, 각섬석, 운모 및 석영. 희귀 한 비 규산염 용암은 규산염이 아닌 광물 퇴적물을 국부적으로 녹이거나 마그마를 혼합 불가능한 규산염과 규산염이 아닌 액상으로 분리하여 형성 할 수 있습니다.

규산염 용암

규산염 용암은 용융 된 혼합물입니다. 산소와 실리콘이 지배하는 지구에서 가장 풍부한 화학 원소로, 소량의 알루미늄, 칼슘, 마그네슘, 철, 나트륨, 칼륨 및 기타 많은 원소가 적습니다. 암석 학자들은 용암에 존재하는 주요 원소 (산소 제외)의 산화물의 무게 또는 몰 질량 분율의 관점에서 규산염 용암의 구성을 일상적으로 표현합니다.

규산염 마그마의 물리적 거동이 지배적입니다. 실리카 성분에 의해. 용암의 실리콘 이온은 4 면체 배열로 4 개의 산소 이온과 강하게 결합합니다. 산소 이온이 용융물에서 두 개의 실리콘 이온에 결합되어있는 경우, 이는 가교 산소로 설명되며, 산소 이온을 연결하여 연결된 실리콘 이온의 덩어리 또는 사슬이 많은 용암은 부분적으로 중합 된 것으로 설명됩니다. 알칼리 금속 산화물 (나트륨 및 칼륨)과 결합 된 알루미늄도 용암을 중합하는 경향이 있습니다. 철, 칼슘 및 마그네슘과 같은 다른 양이온은 산소에 훨씬 더 약하게 결합하여 중합 경향을 감소시킵니다. 부분 중합은 용암을 점성으로 만듭니다. 따라서 실리카의 높은 용암은 실리카의 낮은 용암보다 훨씬 더 점성이 있습니다.

점도를 결정하는 실리카의 역할과 용암의 다른 많은 특성 (예 : 그 온도)는 실리카 함량과 상관 관계가있는 것으로 관찰되며, 규산염 용암은 실리카 함량에 따라 네 가지 화학 유형으로 나뉩니다 : 펠식, 중간, 마픽, 울트라 마픽.

펠식 용암

펠식 또는 규산 용암은 규산 함량이 63 % 이상입니다. 유문암과 암석 용암이 포함됩니다. 실리카 함량이 매우 높기 때문에이 용암은 1,200 ° C (2,190 ° F)에서 뜨거운 유문암 용암의 경우 108cP에서 800 ° C (1,470 ° F)에서 차가운 유문암 용암의 경우 1011cP에 이르는 매우 점성이 있습니다. 비교를 위해 물의 점도는 약 1cP입니다. 이 매우 높은 점성 때문에 지옥의 용암은 보통 폭발적으로 분출하여 화 쇄성 (파편적인) 퇴적물을 생성합니다. 그러나 유문암 용암은 때때로 분출하여 용암 가시, 용암 돔 또는 “coulees”(두껍고 짧은 용암 흐름)를 형성합니다. 용암은 일반적으로 돌출되면서 조각화되어 블록 용암 흐름을 생성합니다. 여기에는 종종 흑요석이 포함되어 있습니다.

지옥 마그마는 800 ° C (1,470 ° F)의 낮은 온도에서 분출 할 수 있습니다. 비정상적으로 뜨겁지 만 (> 950 ° C; > 1,740 ° F) 유문암 용암은 수십 킬로미터의 거리까지 흐를 수 있습니다. 예를 들어 미국 북서부의 스네이크 리버 평야에 있습니다.

중간 용암

중간 또는 안산암 용암은 52 %에서 63 %의 실리카를 함유하고 있으며 알루미늄 함량이 낮고 보통 다소 풍부합니다. 지옥의 용암보다 마그네슘과 철분에서. 중간 용암은 안산암 돔을 형성하고 용암을 차단하며 안데스와 같은 가파른 합성 화산에서 발생할 수 있습니다. 또한 일반적으로 850 ~ 1,100 ° C (1,560 ~ 2,010 ° F) 범위에서 더 뜨겁습니다. 실리카 함량이 낮고 분출 온도가 높기 때문에 1,200 ° C (2,190 ° F)에서 일반적인 점도가 3.5 × 106 cP 인 점성이 훨씬 낮은 경향이 있습니다. 이것은 부드러운 땅콩 버터의 점도보다 약간 큽니다. 중간 용암은 현상을 형성하는 경향이 더 큰 경향이 있습니다. 철과 마그네슘이 높을수록 각섬석 또는 파이 록센 현상을 포함하여 더 어두운 땅덩어리로 나타나는 경향이 있습니다.

마픽 용암

마픽 또는 현무암 용암에는 52 %에서 45 %의 실리카 함량. 이들은 높은 페로 마그네 시안 함량으로 대표되며 일반적으로 1,100 ~ 1,200 ° C (2,010 ~ 2,190 ° F)의 온도에서 분출합니다. 점도는 104 ~ 105 cP로 상대적으로 낮을 수 있지만 여전히 물보다 훨씬 더 높습니다. 이 점도는 케첩의 점도와 비슷합니다. 현무암 용암은 분출구에서 먼 거리에 걸쳐 유동성 용암이 흐르기 때문에 낮은 프로파일의 방패 화산이나 홍수 현무암을 생성하는 경향이 있습니다. 특히 낮은 경사에서 현무암 용암의 두께는 한 번에 움직이는 용암 흐름의 두께보다 훨씬 클 수 있습니다. 왜냐하면 현무암 용암은 응고 된 지각 아래의 용암 공급에 의해 “팽창”될 수 있기 때문입니다. 대부분의 현무암 용암은 블록 용암이 아니라 ʻAʻā 또는 pāhoehoe 유형입니다. 수중에서는 육지의 내장형 파호 회 용암과 다소 유사한 베개 용암을 형성 할 수 있습니다.

초음파 용암

보니 나이트를 형성하는 고 마그네시아 마그마 및 코 마티이 트와 같은 초음파 용암은 분출의 구성과 온도를 극도로 가져옵니다. 모두 실리카 함량이 45 % 미만입니다. 코 마티이 트는 18 % 이상의 산화 마그네슘을 함유하고 있으며 1,600 ° C (2,910 ° F)의 온도에서 분출 한 것으로 생각됩니다. 이 온도에서는 미네랄 화합물의 중합이 거의 없어 이동성이 높은 액체가 생성됩니다. 코 마티이 트 마그마의 점도는 경질 엔진 오일의 점도와 비슷하게 100 ~ 1000cP 정도로 낮다고 생각됩니다. 대부분의 초고층 마그마는 원생대보다 더 젊지 않으며, 뜨거운 맨틀 기둥에 기인 한 중앙 아메리카의 환생 대에서 알려진 초고 극 마그마가 몇 개 있습니다. 지구의 맨틀이 너무 많이 냉각되어 마그네시아 마그마를 생성하기에는 현대의 코 마티이 트 용암이 알려져 있지 않습니다.

알칼리성 용암

일부 규산 용암은 알칼리 금속 산화물의 함량이 높습니다. (나트륨 및 칼륨), 특히 대륙 분열 지역, 깊이 섭입 된 판 위에 놓인 지역 또는 판 내 핫스팟에 있습니다. 실리카 함량은 초고층 (nephelinites, basanites 및 tephrites)에서 felsic (trachytes)까지 다양 할 수 있습니다. 저 알칼리성 마그마보다 맨틀에서 더 깊은 곳에서 생성됩니다. 감람석 네 펠리 나이트 용암은 초 고광석이며 고도로 알칼리성이며 다른 용암보다 지구 맨틀에서 훨씬 더 깊은 곳에서 나온 것으로 생각됩니다.

비 규산 용암

특이한 구성의 일부 용암이 지구 표면으로 분출되었습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.

• 탄산염과 나트륨 탄산염 용암은 탄자니아의 Ol Doinyo Lengai 화산에서 알려져 있습니다. 활성 carbonatite vol의 유일한 예 카노. 지질 학적 기록에있는 탄산염은 일반적으로 75 % 탄산염 광물이며, 적은 양의 실리카 불포화 규산염 광물 (예 : 미카 및 감람석), 인회석, 마그네타이트 및 파이로 클로 어입니다. 이것은 실험실 실험에서 방해석이 풍부한 마그마가 가능하다는 것을 보여 주지만, 이후에 열수 활동에 의해 제거 된 탄산나트륨을 포함했을 수있는 용암의 원래 구성을 반영하지 않을 수 있습니다. Carbonatite 용암은 안정된 동위 원소 비율을 보여주는데, 이는 그들이 항상 연관되어있는 고 알칼리성 규산 용암에서 유래 한 것입니다. Ol Doinyo Lengai의 Natrocarbonatite 용암은 대부분 탄산나트륨으로 구성되어 있으며, 탄산 칼슘의 절반 정도, 탄산 칼륨의 절반 정도, 그리고 소량의 할로겐화물, 불화물 및 황산염으로 구성되어 있습니다. 용암은 매우 유동적이며 점도는 물보다 약간 더 높으며 측정 온도는 491 ~ 544 ° C (916 ~ 1,011 ° F)로 매우 시원합니다.
• 산화철 용암은 원생대에 형성된 스웨덴 키루 나의 철광석의 원천으로 생각됩니다. Pliocene 시대의 산화철 용암은 칠레-아르헨티나 국경의 El Laco 화산 단지에서 발생합니다. 산화철 용암은 칼슘-알칼리성 또는 알칼리성 구성의 모성 마그마에서 산화철 마그마를 혼합 할 수없는 분리의 결과로 생각됩니다.
• 칠레의 Lastarria 화산에서 최대 길이 250m (820 피트), 폭 10m (33 피트)의 유황 용암이 흐릅니다. 그들은 113 ° C (235 ° F)의 낮은 온도에서 황 침전물이 녹아서 형성되었습니다.

용암이라는 용어는 태양계 가스 거인의 얼음 인공위성에서 분출되는 용융 된 얼음 혼합물을 가리키는데도 사용될 수 있습니다. p>

유변학

용암 흐름의 거동은 대부분 용암의 점도에 의해 결정됩니다. 일반적인 규산염 용암의 온도 범위는 약 800 ° C입니다. (1,470 ° F) 지옥 용 용암의 경우 1,200 ° C (2,190 ° F)까지 mafic 용암의 경우 동일한 용암의 점도 범위는 7 자릿수 이상입니다. 대부분 구성에 따라 결정되지만 온도에도 영향을받습니다. 지옥 용 용암이 mafic lava보다 차가워지는 경향은 점도 차이를 증가시킵니다.

Lava 점도는 t가되었을 때 일어나는 화산 활동의 종류를 결정합니다. 용암이 분출되었습니다. 점도가 높을수록 분출이 분출하기보다는 폭발하는 경향이 커집니다. 결과적으로 지구, 화성 및 금성의 대부분의 용암 흐름은 현무암 용암으로 구성됩니다. 지구상에서 용암 흐름의 90 %는 mafic 또는 ultramafic이며 중간 용암이 흐름의 8 %를 구성하고 지옥 용암이 흐름의 2 %를 구성합니다. 점도는 또한 흐름의 측면 (측면 범위에 대한 두께), 흐름이 이동하는 속도 및 흐름의 표면 특성을 결정합니다.

분출 할 때 점성이 높은 용암은 거의 독점적으로 높은 종횡비 또는 돔으로 분출합니다. 흐름은 ʻaʻā 또는 pāhoehoe가 아닌 블록 용암의 형태를 취합니다. 흑요석 흐름이 일반적입니다. 중간 용암은 가파른 성층 화산을 형성하는 경향이 있으며 분출 분출로 인한 용암 층과 폭발 분출로 인한 테프라가 번갈아 가며 형성됩니다. Mafic 용암은 먼 거리를 이동할 수있는 비교적 얇은 흐름을 형성하여 매우 완만 한 경사를 가진 방패 화산을 형성합니다.

대부분의 용암에는 다양한 미네랄의 단단한 결정, 이종석으로 알려진 이국적인 암석 조각 및 이전에 응고 된 용암 조각이 포함되어 있습니다. 대부분의 용암의 결정 함량은 요변 성과 전단 희석 특성을 제공합니다. 즉, 대부분의 용암은 유동 속도가 전단 응력에 비례하는 뉴턴 유체처럼 행동하지 않습니다. 대신 전형적인 용암은 항복 응력이라고하는 응력 임계 값을 넘어 설 때까지 흐름에 상당한 저항을 나타내는 Bingham 유체입니다. 이것은 부분적으로 결정질 용암의 플러그 흐름을 초래합니다. 플러그 흐름의 친숙한 예는 치약 튜브에서 짜낸 치약입니다. 치약은 튜브 옆에있는 치약의 얇은 층에 전단이 집중되어 있기 때문에 반고체 플러그로 나옵니다. 치약은 여기에서만 액체처럼 작동합니다. 요 변성 행동은 또한 결정이 용암에서 침전되는 것을 방해합니다. 결정 함량이 약 60 %에 도달하면 용암은 액체처럼 행동하지 않고 고체처럼 행동하기 시작합니다. 이러한 결정과 녹은 암석의 혼합물은 때때로 결정 진흙으로 묘사됩니다.

용암 유속은 주로 점도와 기울기에 따라 다릅니다. 일반적으로 용암은 가파른 경사면에서 0.40km / h (0.25mph)의 일반적인 속도와 9.7 ~ 48.3km / h (6 ~ 30mph)의 속도로 천천히 흐릅니다. 니라 곤고 산의 용암 호수가 붕괴 된 후 20 ~ 60mph (32 ~ 97km / h)의 놀라운 속도가 기록되었습니다. 용암에 대한 스케일링 관계는 흐름의 평균 속도가 두께의 제곱을 점도로 나눈 값으로 스케일된다는 것입니다. 이는 유문암 흐름이 유사한 속도로 흐르려면 현무암 흐름의 ~ 1000 배 두께 여야 함을 의미합니다.

열

라바의 온도 범위는 약 800 ° C (1,470 ° C)입니다. F) ~ 1,200 ° C (2,190 ° F). 이것은 강제 공기 숯 단조로 달성 할 수있는 가장 뜨거운 온도와 유사합니다. 용암은 처음 분출 할 때 가장 유동적이며 온도가 떨어지면 점성이 훨씬 높아집니다.

용암 흐름은 열의 복사 손실의 결과로 단단한 암석의 단열 지각을 빠르게 형성합니다. 그 후 용암은 암석 지각을 통한 매우 느린 열 전도에 의해 냉각됩니다. 미국 지질 조사국의 지질 학자들은 정기적으로 Kilauea Iki를 시추합니다. 1959 년 분출로 형성된 용암 호수. 호수의 깊이는 약 100m (330ft)였습니다. 3 년 후 바닥 온도가 1,065 ° C (1,949 ° F) 인 고체 표면 지각이 굳어졌습니다. l 두께는 14m (46 피트)에 불과합니다. 분출 후 19 년이 지났는데도 약 80m (260ft) 깊이에 잔류 액체가 남아있었습니다.

냉각 된 용암 흐름이 줄어들고 이로 인해 흐름이 파열됩니다. 현무암 흐름에서 이것은 특징적인 골절 패턴을 생성합니다. 흐름의 맨 위 부분은 불규칙한 하향 균열을 보여주고, 흐름의 아래쪽 부분은 흐름을 5면 또는 6면 기둥으로 나누는 매우 규칙적인 균열 패턴을 보여줍니다. 응고 된 흐름의 불규칙한 윗부분을 엔타 블레이 처라고하고, 기둥 형 연결을 보여주는 아랫 부분을 콜로 네이드라고합니다. 이 용어는 그리스 사원 건축에서 빌려온 것입니다. 마찬가지로,주기적인 파단으로 냉각하여 생성되는 기둥 측면의 규칙적인 수직 패턴은 끌 자국으로 설명됩니다. 이것은 냉각, 열 수축 및 파쇄의 물리학에 의해 생성 된 자연적 특징입니다.

용암이 냉각되고 경계에서 안쪽으로 결정화됨에 따라 가스가 용암에서 배출되어 하한과 상한에서 소포를 형성합니다. . 이들은 파이프-줄기 소포 또는 파이프-줄기 amygdales로 설명됩니다. 냉각 크리스탈 머쉬에서 배출 된 액체는 냉각 흐름의 정지 유체 중심으로 위로 올라가 수직 소포 실린더를 생성합니다. 이들이 흐름의 상단을 향해 합쳐지면 때때로 가스 공동으로 덮인 소포 성 현무암 시트가 형성됩니다. 이들은 때때로 2 차 광물로 채워집니다. 남미의 홍수 현무암에서 발견되는 아름다운 자수정 지오 드는 이러한 방식으로 형성되었습니다.

홍수 현무암은 일반적으로 흐름이 중단되기 전에 결정화가 거의 발생하지 않으며 결과적으로 규산 흐름이 적은 흐름에서는 흐름 텍스처가 흔하지 않습니다. . 반면에 흐름 밴딩은 지옥 흐름에서 일반적입니다.