Sólin Sólin Rís 08:54 • sest 18:29 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 18:18 • Sest 09:37 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 06:41 • Síðdegis: 19:01 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 00:33 • Síðdegis: 12:58 í Reykjavík

Hvernig eru hraun flokkuð?

Þorvaldur Þórðarson

Um flokkun hrauna eftir efnasamsetningu er fjallað sérstaklega í svari við spurningunni Hvernig eru hraun flokkuð eftir efnasamsetningu? Eins og þar kemur fram er heppilegra að flokka hraun eftir formtegundum með sterkri tilvísun í einkennandi ásýnd og byggingarlag. Slík flokkun er rökréttari, því að hún tekur meira tillit til eðlisfræðinnar sem ræður mestu um flæðiferli og mynstur hrauna.

Basísk hraun eru umfangsmestu gosmyndanir Íslands. Þau eru uppistaðan í berggrunni landsins, meira en 80% af staflanum, og meginþorri nútímahraunanna sem þekja landið innan virku gosbeltanna, eru gerð úr basalti.[1] Þessi hraun komu upp í hraun-, flæði- og blandgosum þar sem heit og frekar þunnfljótandi kvika streymir frá gossprungum eða hringlaga gosopi og myndar hraunfláka sem að jafnaði einkennast af mjög lágu formhlutfalli.

Þrátt fyrir svipaða efnasamsetningu eru basalthraun langt frá því að vera einsleitur flokkur, og ásýnd þeirra er mjög breytileg. Það veit sá sem hefur lagt hraun undir fót. Sum basalthraun eru rennislétt hella og létt undir fæti, en önnur mjög úfin og ill yfirferðar. Svo eru hraun sem spanna rófið þar á milli. Þetta er uppruni hinnar klassísku skiptingar á basalthraunum í helluhraun og apalhraun. Fyrrnefnda nafngiftin vísar til hrauna sem einkennast af samfelldri hraunhellu og eru þar af leiðandi auðveld gönguleið. Síðarnefnda nafngiftin á við hraun þakin lausum gjallkarga sem hefur safnast í óreglulega múga og hryggi og gera gönguna ekki aðeins erfiða og torsótta, heldur líka viðsjárverða.[2]

Á síðustu tveimur áratugum hafa yfirgripsmiklar rannsóknir aukið verulega skilning manna á myndunar- og rennslisferlum basalthrauna.[3] Þessar rannsóknir sýna að hellu- og apalhraun eru í raun jaðartegundir í samfelldu rófi. Þar á milli eru tegundir sem endurspegla frábrugðin myndunarskilyrði, hitabúskap og rennslisferli. Klumpahraun eru dæmi um slíka millitegund. Þau einkennast af heilsteyptri botnskorpu, en eru þakin yfirborðsbreksíu með blokkum og flekum úr brotinni hellu- hraunsskorpu. Jafnframt hefur verið sýnt fram á að apalhraun myndast þegar kvikuútstreymi er hlutfallslega hratt, en helluhraun þegar það er tiltölulega hægt.[4] Þannig myndast apalhraun þegar ferlið einkennist af öflugri og óstöðugri kvikustrókavirkni, eins og sýnt er á vinstri myndinni hér fyrir neðan, en helluhraun markast af hægu og stöðugu flæði frá hrauntjörn (samanber mynd 1 til hægri hér fyrir neðan.).

Mynd 1: Vinstra megin sést upphaf goshrinu í Kilauea Iki-eldgosinu á Hawaiieyjum 1959. Öflug kvikustrókavirkni með hárri framleiðni og tilheyrandi kvikustrókahraunum. Hægra megin sést hrauntjörnin í Kupaianaha frá Pu'u O'o-eldgosinu á Kilauea (sem var virk á árunum 1986-1992) og hraunstraumar frá henni.

Að auki getur rennslishraði breytt ástandi kvikunnar og þar með ásýnd og rennsli hraunsins. Ef framleiðni gossins eða halli undirlagsins eykst skyndilega, verður rennslið hraðara og samfella skorpunnar rofnar. Við þetta ágerist hitatap frá glóandi innviðum hraunsins og um leið eykst seigja kvikunnar, oft margfalt. Þannig verður umbylting á ásýnd hraunsins, frá helluhrauni í millitegundir eða apalhraun (sjá mynd 2a). Til þess að flækja málið enn frekar hefur efnasamsetning kvikunnar einnig áhrif á þetta ferli, því að líkurnar á myndun millitegunda eða apalhrauns eru meiri í kringum eldstöðvar sem gjósa þróuðu, kísilríku basalti.

Enda þótt mörg apalhraun séu basísk, eru þau önnur tveggja lykiltegunda ísúrra hrauna[5] og mjög áberandi í íslandít-eldstöðvum eins og glögglega kemur fram í gossögu Heklu á sögulegum tíma.[6] Þegar kísilinnihald kvikunnar eykst enn frekar, breytist ekki aðeins formið og formhlutfallið, heldur líka ásýnd hraunsins, sem hvort tveggja endurspeglar aukna seigju og stífni. Þetta kemur fram í meiri hraunþykkt, útliti yfirborðskargans, ásamt augljósari og stórgerðari rennslisformum. Gott dæmi um þetta eru blakkahraun, sem myndast aðallega í gosum sem framleiða kísilrík íslandít (56-64% SiO2) og kísilrýr dasít (64-67% SiO2).

Mynd 2 a): Hallabreyting á undirlagi breytir helluhrauni í apalhraun í Pu'u O'o-hraunbreiðunni á Kilauea-eldfjallinu á Hawaii. b) Útlitseinkenni gjallkarga apalhrauns og hraunkarga blakkahrauns frá Ngauruohoe-eldfjallinu á Nýja-Sjálandi, en kargi í því er brotinn upp í blokkir.

Í stórum dráttum er lögunin og uppbyggingin svipuð apalhraunum, en þó eru þau að jafnaði mun þykkari. Við fyrstu sýn er auðvelt að draga sömu ályktun um yfirborðsásýnd þeirra, því að þau eru þakin karga líkt og apalhraun. Þegar grannt er skoðað (sjá mynd 2b) kemur í ljós að þetta er hraunkargi úr þéttum hnullungum, það er að segja blöðrusnauðum og köntuðum, afmörkuðum sléttum brotflötum. Áhrif aukins kísilinnihalds á stífni og seigju koma þó hvergi betur fram en í dasít- og ríólít-hraungúlum, sem eru fjallstór og snarbrött hrúgöld er minna einna helst á ofvaxnar mosaþembur. Á milli blakkahrauna og hraungúla eru svo stokkahraun, sem taka nafn af því að þau eru eins og steypt í stokk. Að lokum er rétt að hafa í huga að þó að hraunum sé skipað í ákveðna tegundarflokka, spannar hver hrauntegund ákveðna rein af samfelldu rófi, og mörkin á milli einstakra tegunda eru langt frá því að vera skörp.

Tilvísanir:
  1. ^ Til dæmis Kristján Sæmundsson, 1979. Outline of the geology of Iceland. Jökull, 29, 7-28.; Þorleifur Einarsson, 1973. Jarðfræði. Heimskringla, Reykjavík.; Thordarson, T. og Guðrún Larsen, 2007. Volcanism in Iceland in Historical Time: Volcano types, eruption styles and eruptive history. Journal of Geodynamics, 43 (1). 118-152.
  2. ^ Macdonald, G. A., 1953. Pahoehoe, aa and block lava. American Journal of Science, 251, 169-191.; Macdonald, G. A., 1967. Forms and structures of extrusive basaltic rocks. Basalts - The Poldervaart treatise on rocks of basaltic composition (H. Hess og A. Poldervaart ritstjórar). Vol. 1. Wiley-InterScience Publishers, New York 1-61.; Sigurður Þórarinsson, 1981. Jarðeldasvæði á nútíma. Náttúra Íslands. Almenna bókafélagið, Reykjavík, 81-119.; Walker, G. P. L., 1972. Compound and simple lava flows and flood basalts. Bulletin of Volcanology, 35, 579-590.
  3. ^ Til dæmis Walker, G. P. L., 1991. Structure, and origin by injection of lava under surface crust, of tumuli, "lava rises", "lava rise pits" and "lava-inflation clefts" in Hawaii. Bulletin of Volcanology, 53, 546-558.; Hon K. og fleiri, 1994. Emplacement and inflation of pahoehoe sheet flows: Observation and measurements of active lava flows on Kilauea Volcano, Hawaii. Bulletin of the Geological Society of America, 106, 351-370.; Self, S. og fleiri, 1996. A new model for the emplacement of the Columbia River Basalt as large inflated pahoehoe sheet lava flow fields. Geophysical Research Letters, 23, 2689-2629.; Self, S., L. Keszthelyi og T. Thordarson, 1998. The importance of Pahoehoe. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 26, 81-110.; Keszthelyi, L. og fleiri, 2000. Terrestrial analogs and thermal models for Martian flood lavas. Journal of Geophysical Research, 105 (E6), 15027-15049.; Calvari, S. og H. Pinkerton, 1998. Formation of Lava Tubes and Extensive Flow Field During the 1991-1993 Eruption of Mount Etna. Journal of Geophysical Research, 103, 27291-27301.; Calvari, S. og H. Pinkerton, 1999. Lava tube morphology on Etna and evidence for lava flow emplacement mechanisms. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 90, 263-280.; Harris, A J. L. og S. K. Rowland, 2001. FLOWGO: a kinematic thermo-rheological model for lava flowing in a channel. Bulletin of Volcanology , 63. 20-44.; Kauahikaua, J. og fleiri, 2003. Hawaiian Lava-flow dynamics during the Pu'u'O'O-Kupainaha eruption: A tale of two decades. U.S. Geological Survey Professional Paper, 1676, 63-88.
  4. ^ Rowland, S. K. og G. P. L. Walker, 1987. Toothpaste lava: characteristics and origin of a lava-structural type transitional between pahoehoe and aa. Bulletin of Volcanology, 52, 631-641.; Hayakawa, Y. og M. Shirao, 1988. November 21-23, 1986 Izu Oshima 2B lava flows and their eruption. Bulletin of the Volcanological Society of Japan, 33, 77-90.; Sumner, J. 1998. Formation of clastogenic lava flows during fissure eruption and scoria cone collapse: the 1986 eruption of Izu-Oshima Volcano, eastern Japan. Bulletin of Volcanology, 60, 195-212.; Heliker, C. og T. N. Mattox, 2003. The First Two Decades of the Pu'u O'o-Kupaianaha Eruption: Chronology and Selected Bibliography. U.S. Geological Survey professional paper 1676, 1-28.; Hon, K., C. Gansecki, J. Kauahikaua, 2003. The Transition from 'A'a to Pahoehoe Crust on Flows Emplaced During the Pu'u O'o-Kupaianaha Eruption. U.S. Geological Survey Professional Paper, 1676, 89-104.
  5. ^ Kilburn, C. R. J., 2000. Lava flows and flow fields. Encyclopedia of Volcanoes (H. Sigurdsson, B. F. Houghton, S. R. McNutt, H. Rymer og J. Stix ritstjórar).
  6. ^ Sigurður Þórarinsson, 1970. Hekla. Almenna bókafélagið, Reykjavík.

Þetta svar er úr bókinni Náttúruvá á Íslandi: Eldgos og jarðskjálftar (2013) og birt með góðfúslegu leyfi. Textinn er lítillega aðlagaður Vísindavefnum. Myndirnar eru fengnar úr sama riti.

Höfundur

Þorvaldur Þórðarson

eldfjallafræðingur á Jarðvísindastofnun HÍ

Útgáfudagur

20.12.2023

Spyrjandi

Arnór Jóhannsson

Tilvísun

Þorvaldur Þórðarson. „Hvernig eru hraun flokkuð?“ Vísindavefurinn, 20. desember 2023. Sótt 24. febrúar 2024. http://visindavefur.is/svar.php?id=24611.

Þorvaldur Þórðarson. (2023, 20. desember). Hvernig eru hraun flokkuð? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=24611

Þorvaldur Þórðarson. „Hvernig eru hraun flokkuð?“ Vísindavefurinn. 20. des. 2023. Vefsíða. 24. feb. 2024. <http://visindavefur.is/svar.php?id=24611>.

Chicago | APA | MLA

Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Hvernig eru hraun flokkuð?
Um flokkun hrauna eftir efnasamsetningu er fjallað sérstaklega í svari við spurningunni Hvernig eru hraun flokkuð eftir efnasamsetningu? Eins og þar kemur fram er heppilegra að flokka hraun eftir formtegundum með sterkri tilvísun í einkennandi ásýnd og byggingarlag. Slík flokkun er rökréttari, því að hún tekur meira tillit til eðlisfræðinnar sem ræður mestu um flæðiferli og mynstur hrauna.

Basísk hraun eru umfangsmestu gosmyndanir Íslands. Þau eru uppistaðan í berggrunni landsins, meira en 80% af staflanum, og meginþorri nútímahraunanna sem þekja landið innan virku gosbeltanna, eru gerð úr basalti.[1] Þessi hraun komu upp í hraun-, flæði- og blandgosum þar sem heit og frekar þunnfljótandi kvika streymir frá gossprungum eða hringlaga gosopi og myndar hraunfláka sem að jafnaði einkennast af mjög lágu formhlutfalli.

Þrátt fyrir svipaða efnasamsetningu eru basalthraun langt frá því að vera einsleitur flokkur, og ásýnd þeirra er mjög breytileg. Það veit sá sem hefur lagt hraun undir fót. Sum basalthraun eru rennislétt hella og létt undir fæti, en önnur mjög úfin og ill yfirferðar. Svo eru hraun sem spanna rófið þar á milli. Þetta er uppruni hinnar klassísku skiptingar á basalthraunum í helluhraun og apalhraun. Fyrrnefnda nafngiftin vísar til hrauna sem einkennast af samfelldri hraunhellu og eru þar af leiðandi auðveld gönguleið. Síðarnefnda nafngiftin á við hraun þakin lausum gjallkarga sem hefur safnast í óreglulega múga og hryggi og gera gönguna ekki aðeins erfiða og torsótta, heldur líka viðsjárverða.[2]

Á síðustu tveimur áratugum hafa yfirgripsmiklar rannsóknir aukið verulega skilning manna á myndunar- og rennslisferlum basalthrauna.[3] Þessar rannsóknir sýna að hellu- og apalhraun eru í raun jaðartegundir í samfelldu rófi. Þar á milli eru tegundir sem endurspegla frábrugðin myndunarskilyrði, hitabúskap og rennslisferli. Klumpahraun eru dæmi um slíka millitegund. Þau einkennast af heilsteyptri botnskorpu, en eru þakin yfirborðsbreksíu með blokkum og flekum úr brotinni hellu- hraunsskorpu. Jafnframt hefur verið sýnt fram á að apalhraun myndast þegar kvikuútstreymi er hlutfallslega hratt, en helluhraun þegar það er tiltölulega hægt.[4] Þannig myndast apalhraun þegar ferlið einkennist af öflugri og óstöðugri kvikustrókavirkni, eins og sýnt er á vinstri myndinni hér fyrir neðan, en helluhraun markast af hægu og stöðugu flæði frá hrauntjörn (samanber mynd 1 til hægri hér fyrir neðan.).

Mynd 1: Vinstra megin sést upphaf goshrinu í Kilauea Iki-eldgosinu á Hawaiieyjum 1959. Öflug kvikustrókavirkni með hárri framleiðni og tilheyrandi kvikustrókahraunum. Hægra megin sést hrauntjörnin í Kupaianaha frá Pu'u O'o-eldgosinu á Kilauea (sem var virk á árunum 1986-1992) og hraunstraumar frá henni.

Að auki getur rennslishraði breytt ástandi kvikunnar og þar með ásýnd og rennsli hraunsins. Ef framleiðni gossins eða halli undirlagsins eykst skyndilega, verður rennslið hraðara og samfella skorpunnar rofnar. Við þetta ágerist hitatap frá glóandi innviðum hraunsins og um leið eykst seigja kvikunnar, oft margfalt. Þannig verður umbylting á ásýnd hraunsins, frá helluhrauni í millitegundir eða apalhraun (sjá mynd 2a). Til þess að flækja málið enn frekar hefur efnasamsetning kvikunnar einnig áhrif á þetta ferli, því að líkurnar á myndun millitegunda eða apalhrauns eru meiri í kringum eldstöðvar sem gjósa þróuðu, kísilríku basalti.

Enda þótt mörg apalhraun séu basísk, eru þau önnur tveggja lykiltegunda ísúrra hrauna[5] og mjög áberandi í íslandít-eldstöðvum eins og glögglega kemur fram í gossögu Heklu á sögulegum tíma.[6] Þegar kísilinnihald kvikunnar eykst enn frekar, breytist ekki aðeins formið og formhlutfallið, heldur líka ásýnd hraunsins, sem hvort tveggja endurspeglar aukna seigju og stífni. Þetta kemur fram í meiri hraunþykkt, útliti yfirborðskargans, ásamt augljósari og stórgerðari rennslisformum. Gott dæmi um þetta eru blakkahraun, sem myndast aðallega í gosum sem framleiða kísilrík íslandít (56-64% SiO2) og kísilrýr dasít (64-67% SiO2).

Mynd 2 a): Hallabreyting á undirlagi breytir helluhrauni í apalhraun í Pu'u O'o-hraunbreiðunni á Kilauea-eldfjallinu á Hawaii. b) Útlitseinkenni gjallkarga apalhrauns og hraunkarga blakkahrauns frá Ngauruohoe-eldfjallinu á Nýja-Sjálandi, en kargi í því er brotinn upp í blokkir.

Í stórum dráttum er lögunin og uppbyggingin svipuð apalhraunum, en þó eru þau að jafnaði mun þykkari. Við fyrstu sýn er auðvelt að draga sömu ályktun um yfirborðsásýnd þeirra, því að þau eru þakin karga líkt og apalhraun. Þegar grannt er skoðað (sjá mynd 2b) kemur í ljós að þetta er hraunkargi úr þéttum hnullungum, það er að segja blöðrusnauðum og köntuðum, afmörkuðum sléttum brotflötum. Áhrif aukins kísilinnihalds á stífni og seigju koma þó hvergi betur fram en í dasít- og ríólít-hraungúlum, sem eru fjallstór og snarbrött hrúgöld er minna einna helst á ofvaxnar mosaþembur. Á milli blakkahrauna og hraungúla eru svo stokkahraun, sem taka nafn af því að þau eru eins og steypt í stokk. Að lokum er rétt að hafa í huga að þó að hraunum sé skipað í ákveðna tegundarflokka, spannar hver hrauntegund ákveðna rein af samfelldu rófi, og mörkin á milli einstakra tegunda eru langt frá því að vera skörp.

Tilvísanir:
  1. ^ Til dæmis Kristján Sæmundsson, 1979. Outline of the geology of Iceland. Jökull, 29, 7-28.; Þorleifur Einarsson, 1973. Jarðfræði. Heimskringla, Reykjavík.; Thordarson, T. og Guðrún Larsen, 2007. Volcanism in Iceland in Historical Time: Volcano types, eruption styles and eruptive history. Journal of Geodynamics, 43 (1). 118-152.
  2. ^ Macdonald, G. A., 1953. Pahoehoe, aa and block lava. American Journal of Science, 251, 169-191.; Macdonald, G. A., 1967. Forms and structures of extrusive basaltic rocks. Basalts - The Poldervaart treatise on rocks of basaltic composition (H. Hess og A. Poldervaart ritstjórar). Vol. 1. Wiley-InterScience Publishers, New York 1-61.; Sigurður Þórarinsson, 1981. Jarðeldasvæði á nútíma. Náttúra Íslands. Almenna bókafélagið, Reykjavík, 81-119.; Walker, G. P. L., 1972. Compound and simple lava flows and flood basalts. Bulletin of Volcanology, 35, 579-590.
  3. ^ Til dæmis Walker, G. P. L., 1991. Structure, and origin by injection of lava under surface crust, of tumuli, "lava rises", "lava rise pits" and "lava-inflation clefts" in Hawaii. Bulletin of Volcanology, 53, 546-558.; Hon K. og fleiri, 1994. Emplacement and inflation of pahoehoe sheet flows: Observation and measurements of active lava flows on Kilauea Volcano, Hawaii. Bulletin of the Geological Society of America, 106, 351-370.; Self, S. og fleiri, 1996. A new model for the emplacement of the Columbia River Basalt as large inflated pahoehoe sheet lava flow fields. Geophysical Research Letters, 23, 2689-2629.; Self, S., L. Keszthelyi og T. Thordarson, 1998. The importance of Pahoehoe. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 26, 81-110.; Keszthelyi, L. og fleiri, 2000. Terrestrial analogs and thermal models for Martian flood lavas. Journal of Geophysical Research, 105 (E6), 15027-15049.; Calvari, S. og H. Pinkerton, 1998. Formation of Lava Tubes and Extensive Flow Field During the 1991-1993 Eruption of Mount Etna. Journal of Geophysical Research, 103, 27291-27301.; Calvari, S. og H. Pinkerton, 1999. Lava tube morphology on Etna and evidence for lava flow emplacement mechanisms. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 90, 263-280.; Harris, A J. L. og S. K. Rowland, 2001. FLOWGO: a kinematic thermo-rheological model for lava flowing in a channel. Bulletin of Volcanology , 63. 20-44.; Kauahikaua, J. og fleiri, 2003. Hawaiian Lava-flow dynamics during the Pu'u'O'O-Kupainaha eruption: A tale of two decades. U.S. Geological Survey Professional Paper, 1676, 63-88.
  4. ^ Rowland, S. K. og G. P. L. Walker, 1987. Toothpaste lava: characteristics and origin of a lava-structural type transitional between pahoehoe and aa. Bulletin of Volcanology, 52, 631-641.; Hayakawa, Y. og M. Shirao, 1988. November 21-23, 1986 Izu Oshima 2B lava flows and their eruption. Bulletin of the Volcanological Society of Japan, 33, 77-90.; Sumner, J. 1998. Formation of clastogenic lava flows during fissure eruption and scoria cone collapse: the 1986 eruption of Izu-Oshima Volcano, eastern Japan. Bulletin of Volcanology, 60, 195-212.; Heliker, C. og T. N. Mattox, 2003. The First Two Decades of the Pu'u O'o-Kupaianaha Eruption: Chronology and Selected Bibliography. U.S. Geological Survey professional paper 1676, 1-28.; Hon, K., C. Gansecki, J. Kauahikaua, 2003. The Transition from 'A'a to Pahoehoe Crust on Flows Emplaced During the Pu'u O'o-Kupaianaha Eruption. U.S. Geological Survey Professional Paper, 1676, 89-104.
  5. ^ Kilburn, C. R. J., 2000. Lava flows and flow fields. Encyclopedia of Volcanoes (H. Sigurdsson, B. F. Houghton, S. R. McNutt, H. Rymer og J. Stix ritstjórar).
  6. ^ Sigurður Þórarinsson, 1970. Hekla. Almenna bókafélagið, Reykjavík.

Þetta svar er úr bókinni Náttúruvá á Íslandi: Eldgos og jarðskjálftar (2013) og birt með góðfúslegu leyfi. Textinn er lítillega aðlagaður Vísindavefnum. Myndirnar eru fengnar úr sama riti....