Што се пирокластични карпи и како се формираат?
Пирокластичните карпи се еден од најјасните „записи“ за интензитетот на вулканската активност. Кога вулканот еруптира, не целиот исфрлен материјал тече како лава. Многу ерупции всушност исфрлаат фрагменти од карпи, пепел и фрагменти од магма кои се исфрлаат во воздухот, а потоа паѓаат назад и се акумулираат. Овие наслаги потоа можат да формираат пирокластични карпи. За да ги разбереме пирокластичните карпи, треба да ја испитаме нивната блиска врска со видот на ерупција, големината на исфрлениот материјал, како се транспортира тој материјал и како на крајот се „заклучува“ во цврста карпа.
Дефиниција на пирокластични карпи
Едноставно кажано, пирокластичните карпи се карпи формирани од вулкански материјал исфрлен за време на експлозивни ерупции (пукнати ерупции), кои потоа се таложат и се подложуваат на набивање и цементирање (литификација). Зборот „пирокластичен“ доаѓа од грчкиот збор: pyro (оган) и klastos (фрагмент). Затоа, пирокластичниот може да се дефинира како „фрагментација што произлегува од пожар/вулканска активност“.
За разлика од екструзивните магматски карпи како што се базалтот или андезитот, кои се формираат кога лавата тече, а потоа се стврднува, пирокластичните карпи се формираат од фрагменти што произлегуваат од експлозии - или фрагменти од магма што се стврднуваат во воздухот, или фрагменти од стари карпи од вулканското тело што се откршуваат и фрлаат.
Материјали за состав: од пепел до вулкански бомби
Пирокластичниот материјал се нарекува пирокласт. Пирокластите варираат во голема мера по големина, а класификацијата на големината им помага на геолозите да го идентификуваат типот на наоѓалиште и карпа:
1. Вулканска пепел (пепел): големина < 2 mm. Пепелта може да биде многу фина, лесно се носи од ветерот и може да покрие големи површини. Ако се наталожи густо и се стврдне, може да формира карпи како туф. 2. Лапили: големина 2–64 mm. Обликувана како чакал, може да биде фрагменти од карпа или капки од брзо стврднувачка магма. Наслаги доминирани од лапили можат да формираат лапилни туфови или среднозрнести пирокластични карпи. 3. Вулкански бомби и блокови: големина > 64 mm.
– Вулканските бомби обично се сè уште пластични кога се фрлаат, па затоа нивната форма може да биде заоблена или аеродинамична.
– Блоковите се генерално цврсти фрагменти од карпа кои се фрлени, нивната форма е поаголна.
Грубите наслаги како овие можат да формираат пирокластични бречи.
Освен по големината, пирокластите може да се разликуваат и по нивното потекло:
– Јувенилен: материјал што потекнува од нова магма (на пр. пемза, скорија).
– Литинска карпа: фрагменти од стара карпа од ѕидовите на кратерот или вулканските канали.
– Кристали: минерални фрагменти (на пр. плагиоклаза, пироксен) кои се ослободуваат од магмата.
Како се формираат пирокластичните карпи?
Формирањето на пирокластичните карпи е низа процеси: ерупција → транспорт → таложење → литификација. Фазите се следниве.
1) Предизвикувачи за експлозивни ерупции: притисок на гасот и вискозитет на магмата
Експлозивните ерупции генерално се случуваат кога магмата е богата со гас (водена пареа, CO₂, SO₂) и/или доволно вискозна за да му овозможи на гасот полека да излегува. Како резултат на тоа, притисокот се зголемува, што доведува до експлозија. Магмата се распаѓа на ситни фрагменти додека гасот одеднаш се шири - слично како тресење на лименка сода, а потоа нејзино отворање, но во огромни размери и на екстремно високи температури.
Оваа фаза произведува материјали како што се вулканска пепел, лапили, пемза, скорија, бомби и блокови. Ова се основните суровини за пирокластичните карпи.
2) Исфрлање и транспорт: паѓа како пепел или се лизга како пирокластични текови.
Откако ќе се формираат, пирокластите се движат на неколку начини:
– Пирокластичен пад
Материјалот се исфрла во атмосферата, а потоа паѓа поради гравитацијата. Фината пепел може да се носи со ветровите стотици километри, додека лапилите и бомбите паѓаат поблиску до центарот на ерупцијата. Наносите од отпад обично се доста уредно наредени во слоеви и ја покриваат површината.
– Пирокластични струи на густина
Ова се прегреани мешавини од гас, пепел и фрагменти од карпи кои брзо течат по падините - со голема брзина и со смртоносен потенцијал. Наслагите имаат тенденција да бидат помасивни (не секогаш уредно слоевити), можат да покријат долини и рамнини и често создаваат обемни наслаги.
– Пирокластичен бран
Поразредените и турбулентни пирокластични бранови можат да ги надминат топографските бариери. Нивните наслаги често покажуваат седиментни структури како што е вкрстената ламинација.
Овој начин на транспорт влијае на конечната текстура на карпата : без разлика дали е фино слоевита, масивна, градирана или „случајна“ мешавина од големини.
3) Седиментација: се акумулира во дебели слоеви
Со текот на времето, пирокластите се акумулираат во наслаги. Наслагите можат да бидат дебели од неколку сантиметри до десетици метри, во зависност од големината и локацијата на ерупцијата. Наслагите можат да полнат басени, да блокираат реки или да формираат нови рамнини. Во текот на оваа фаза, материјалот е сè уште релативно лабав (сличен на песок, чакал или пепел).
4) Литификација: од лабав седимент до цврста карпа
За да станат карпести, пирокластичните наслаги мора да претрпат литификација преку:
– Набивање: оптоварувањето од горниот слој притиска врз седиментот така што порите се намалуваат.
– Цементирање: минералите што се таложат од водата (на пр. силициум диоксид, калцит, зеолит, глина) ги „лепат“ зрната заедно.
– Заварување на одредени топли наслаги: Ако наслагата падне или тече додека е сè уште многу жешка, фрагменти од вулканско стакло можат да се залепат и да се спојат. Ова создава поцврст и покомпактен заварен туф (игнимбрит).
Процесот на литификација може да се случи релативно брзо на геолошка скала, особено ако наслагите се дебели, топли и брзо закопани.
Вообичаени видови на пирокластични карпи
Еве некои видови што често се среќаваат:
1. Туф
Пирокластичните карпи се составени претежно од вулканска пепел.Туфот може да биде од ситен до малку груб, во зависност од мешавината на големини. Туфот е широко користен како градежен материјал во неколку области, иако неговата цврстина варира.
2. Игнимбрит (игнимбрит)
Типично добиени од богати со пепел, прегреани пирокластични наслаги од проток, често со заварена текстура, игнимбритите можат да формираат огромни рамнини и да служат како маркери на големи ерупции.
3. Пирокластична бреча
Составен од големи аголни фрагменти (блокови) или мешавина од големи фрагменти во матрица од пепел/лапил. Укажува на ерупција или колапс што произведува големи фрагменти.
4. Лапили туф
Туф богат со лапилии (зрна 2–64 mm). Текстурата изгледа „шарена“ бидејќи поголемите фрагменти се вградени во матрица од пепел.
Зошто е важно да се изучуваат пирокластичните карпи?
Пирокластичните карпи се важни затоа што:
– Да се евидентира историјата на ерупциите: врз основа на големината на фрагментите, составот и структурата на слоевите, геолозите можат да го протолкуваат типот на ерупција и нејзината магнитуда.
– Помош при мапирање на вулканска опасност: пирокластичните наслаги од проток и паѓањето на пепел укажуваат на области кои биле погодени и имаат потенцијал повторно да бидат погодени.
– Корисно како ресурс: некои пирокластични наслаги стануваат водоносни слоеви, минерали или индустриски карпи; но тие исто така можат да бидат кревки и склони кон лизгање на земјиштето кога ќе се оштетат.
Затворање
Пирокластичните карпи се карпи формирани од фрагменти од вулкански материјал што произлегуваат од експлозивни ерупции. Овие материјали - почнувајќи од пепел и лапили до бомби и блокови - се транспортираат со пепел или пирокластични текови, потоа се таложат, се компактираат, се цементираат, а понекогаш и се заваруваат поради топлина, на крајот формирајќи цврсти карпи како што се туф, игнимбрит и пирокластична бреча. Со проучување на пирокластичните карпи, не само што ги разбираме геолошките процеси што ја обликуваат површината на Земјата, туку можеме и да ги проследиме трагите од минатите ерупции за да ги предвидиме идните ризици.
Доколку сакате, можам да ја адаптам оваа статија за училишни (поедноставни), факултетски (потехнички) потреби или да додадам примери на пирокластични карпи пронајдени во Индонезија, заедно со нивните локации и карактеристики.
