Vulkanizmus a jeho důsledky III b. III. Produkty vulkanické aktivity David Buriánek Pouze pro potřebu výuky B. Produkty sopečných explozí http://www.swisseduc.ch/stromboli/glossary/icons/pyroclastic_flow.jpg Malý pyroklastický proud na Etně, Sicílie, 25.10.1999. Fhoto: R. Carniel figure •Schematický diagram pyroklastické eruptivní periody •Pyroklastické napadávky s inverzní gradací jsou v podloží •1) surge •2a) bazalní vrstva pyroklastického proudu s inverzní gradací •2b) hlavní část proudu má normální gradaci litických fragmentů a opačnou gradaci pemzových úlomků, litické fragmenty (L) jsou koncentrovány na bázi a pemza je koncentrována v horní části proudu (P), v horní části jsou také fumarolové přívodní kanály (Fumarolic pipes = FP) v horní části •3) vrstva popelové napadávky a poté následuje lávový výlev Stratovulkány Masaya (Nikaragua) Vulkano (Italie) Schematický diagram hlavních typů pyroklastických uloženin •1) Fall (napadávky – spad): vzájemně paralelní vrstvy pyroklastik bez známek vnitřní eroze a dobře vytříděné, vrstvy kopírují terén •2) Sourge (ignimbrity): vrstvy nekopírují terén, vrstvy nejsou průběžné a mění se jejich mocnost, křížové zvrstvení, erozivní kontakty, nepříliš dobře vytříděné •3) Flow (lahary): vyplňují terénní nerovnosti, většinou špatně zvrstvené nebo nezvrstvené, nevytříděné 3) vrstva popelové napadávky a poté následuje lávový výlev D:\MSH2.jpg Ash cloud and deposits of the 1980 eruption of Mt. St. Helens. a. Photo of Mt. St. Helens vertical ash column, May 18, 1980 (courtesy USGS). b. Vertical section of the ash cloud showing temporal development during first 13 minutes. c. Map view of the ash deposit. Thickness is in cm. After Sarna-Wojcicki et al. ( 1981) in The 1980 Eruptions of Mount St. Helens, Washington. USGS Prof. Pap., 1250, 557-600. 1) Tefra •autigenní: juvenilní-z nového magmatu, •resurgentní: ze starých sopečných uloženin •allotigenní: cizí (nesopečný) materiál z okolí sopky nebo z jejího podloží •vulkanické bomby a bloky doletí na vzdálenost několika km •lapily desítky až stovky km •popel statisíce km •v okolí vulkánu může vzniknout vrstva tefry o mocnosti až několik stovek m EruptColumn.GIF (17691 bytes) Erupční oblak (Eruption cloud) •je oblak tvořený popelem a plyny ve směru větru od erupce (může mít světlou i tmavou barvu) •může dosáhnout až tisíce kilometrů od vulkánu •někdy dokonce popel ze sopky oběhne celou Zemi Erupční sloupec (eruption column) •je vertikální sloup tefry a plynů stoupající z ústí vulkánu Napadávky tefry (tephra fall deposit) •tefra padající z pyroklastického sloupce vytváří gradačně zvrstvený komplex Space Shuttle view of eruption column and cloud from Rabaul Caldera, Papua New Guinea Photographs taken by Space Shuttle astronauts about 24 hours after the start of the eruption of Rabaul Caldera. The eruption column rose to at least 18 km above sea level where the volcanic ash and gas were blown west to form a fan-shaped eruption cloud. Photographs provided by NASA, STS064-116-064 September 20, 1994 polohy tefry na svahu sopky Vulkano (Italie) figure •trajektorie klastů které vypadají z pyroklastického oblaku při pliniovské erupci (Carey and Sparks, 1986.) •velikost klastů je uvedena v cm •příklady pro oblak 35-km vysoký 21-km vysoký • Diagram showing ash thickness and grain size with increasing distance from volcano Johnston, 1997 Approximate aerial extent and thickness of Mt. Mazama (Crater Lake) ash fall, erupted 6950 years ago. After Young (1990), Unpubl. Ph. D. thesis, University of Lancaster. UK. Maximum aerial extent of the Bishop ash fall deposit erupted at Long Valley 700,000 years ago. After Miller et al. (1982) USGS Open-File Report 82-583. Napadávky vulkanického popela (Air fall tuff) •Jemnozrnný popelový materiál z erupčního oblaku •bazaltická struska vzniklá spadem •dominují zde lapily •červená barva je způsobená termální oxidací při kontaktu horkých lapil s atmosférou •nepravidelný tvar lapil je výsledkem rozpadu vesikulárního magmatu na kusy •alterovaná scoria z metamorfovaného basaltického vulkanoklastického pískovce •obsahuje vejčité dutiny (V) mimo ně jsou nahromaděny drobné opakní minerály •některé vesikule vyplňuje jemný sericit a albit •jemnozrnná skelná hmota je částečně rekrystalovaná Pemza - Maďarsko Vulkanická puma Etna - Sicílie Průřez vulkanickou pumou Boaco - Nikaragua Tufy – Vrbičky (lom) Doupovské hory Krystalový a popelový tuf – Vrbičky (lom) Doupovské hory •když pyroklasticky erupční sloupec kolabuje vznikají pyroklastické proudy (pyroclastic flow) •pyroklastický proud je tekutá směs pevných a částečně natavených fragmentů hornin a expandující směsy plynů a par •směs je těžší než vzduch •tyto proudy se pohybují po úbočí vulkánu velmi rychle (nad 100 km/h) •bývají velmi horké a obsahují toxické plyny http://www.geology.sdsu.edu/how_volcanoes_work/Images/Historic/pyroflow_pelee_l.jpg Pyroclastic flow, Mt. Pelée, Matrinique (1902) -- The village of St. Pierre on the island of Martinique was destroyed by a pyroclastic flow similar to the one shown here. This photo was taken a few months after the destruction of St. Pierre. Pyroclastic flows had not been previously described by volcanologists. This type of pyroclastic flow is called a nuée ardente, composed of hot, incandescent solid particles derived from the collapse of a lava dome. Other types of pyroclastic flows, derived from collapse of the eruptive column, are pumice bearing, and their deposits are called ignimbrites. Photo by Lacroix, 1902. 2) Pyroklastické proudy (ignimbrity) (pyroclastic flow) PyroclasFlow.GIF (12927 bytes) http://volcanoes.usgs.gov/Imgs/Jpg/Pinatubo/30410135_092_large.jpg Uloženiny pyroklastického proudu vyplnily koryto řeky Marella, Mount Pinatubo, Filipíny; 1991 •mají teplotou od 100 do 800° C •při vysoké teplotě dojde ke spečení (lahary) •pyroklastické proudy jsou velmi nebezpečné •mají obrovskou kinetickou energii, rychlost a daleký dosah většinou kolem 10-15 km (maximálně kolem 100 km od zdroje) •zničení Pompejí v roce 79 při erupci sopky Vesuv v Itálii nebo exploze sopky Mont Pelée v Karibiku v roce 1902 • •Typy pyroklastických proudů (MacDonald, 1972; a Fisher–Schminke, 1984) a příčiny jejich vzniku : a.kolaps explozivního vertikálního sloupce pliniovské erupce, matriál padá znovu na zem a putuje po svahu sopky v podobě horkého mraku b.zničení části sopky při velké explozi - postranní výbuch k jakému došlo na Mt. St. Helens v roce 1980 c.„zpěnění“ (“Boiling-over”) magmatu s vysokým obsahem plynů z jícnu d.kolaps sopečného dómu a jeho následný rozpad - gravitační kolaps dómu. Orton 1996 Collapse of lava dome generates pyroclastic flow on Unzen Volcano, Japan, on March 23, 1993 The fall of fresh lava and hot rock debris from a lava dome or thick lava flow can generate scores of pyroclastic flows. The repeated collapse of a growing lava dome atop Unzen Volcano caused thousands of small but dangerous pyroclastic flows between 1991 and 1995. http://volcanoes.usgs.gov/Hazards/What/PF/PFFormation.html http://volcanoes.usgs.gov/Imgs/Jpg/Unzen/30210599_053_large.jpg •progresivní agradace pyroklastického sedimentu během jeho usazování •v horní části proudu dochází k turbulenci a tím se snižuje hustota proudu (Branney-Kokelaar, 1992 a Druitt, 1992) Vývoj ko-ignimbritového chocholu z pyroklastického proudu sestupujícího ze svahu vulkánu Vývoj hustoty oblaku a množství pórů od chvíle kdy oblak ještě obsahuje vzduch až po úplné spečení •To jak bude výsledný sediment vzniklý z pyroklastického proudu vypadat závisí na mechanizmu usazení, procesu chladnutí, procesu spékání, a sekundární krystalizaci (např. devitrifikace) •Během sedimentace dochází k několika procesům: (1) ztráta vzduchu z oblaku, (2) ztráta plynu, (3) mechanická kompakce, (4) kompakce způsobená spečením, (5) deformace Intenzita spečení v závislosti na topografii terénu A) Block and ash proud (Fisher-Heiken, 1982) •ostrohranné lapily s nízkým obsahem póru a popel •lapily jsou termálně oxidované ale nespečené B) Scoria and ash proud (Naim-Self, 1978) •převládají úlomky andezitové a bazaltové strusky •nebývají časté •ke spečení dochází jen v případě že je mocnost malá C) Pemzový pyroklastický proud nebo ignimbrit (Sparks et al. 1973) •hodně pemzy, krystalů a vulk. skla v matrix •kyselé horniny •několik procent litických fragmentů •různý stupeň spečení a devitrifikace Tři typy pyroklastických proudů • Pyroklastické vlny (Pyroclastic surges) •jsou produktem žhavých turbulentích pyroklastických proudů •jemné a hrubší částice jsou dispergovány v plynu a vodní páře •na bázi je proud nejhustší a pohybuje se jako proudová vlna •může dokonce erodovat podloží •typické je šikmé zvrstvení •vytřídění je lepší než u běžných pyroklastických proudů Facie suchých pyroklastických vln, Korea (Shon-Chough, 1989) Vnitřní zvrstvení – chute-and-pool (Schmincke et al., 1973) Hlavní znaky hummocky (pahrbkovitá) křížového zvrstvení (Allen., 1985) Sourge, Nikaragua Pyroklastická vlna (Pyroclastic surge) Boaco (Nikaragua) figure •Model chování pyroklasitckých vln během počátečního stádia pliniovské erupce: •a) Přetlakový výbuch způsobí šokovou vlnu jdoucí před popelem bohatým na litické fragmenty, tyto šokové vlny způsobují zředění pyroklastického materiálu •b-c) od místa výbuchu se šíří šokové vlny, které způsobují zředění na okrajích proudu, vznikají tak explozivní vlny (blast wave) které jsou v předpolí hlavního proudu pyroklastik •d) Začíná kolabovat pyroklastický sloup a usazuje se časný popel z jícnu (juvenile ash) (Wohletz et al ., 1984). Vztah mezi hustotou proudu a a hustotou klastů Sourge, Nikaragua •způsob transportu: neustálý laterální proud přes podloží, rytmická saltace, pohyb v sustenzi •plošný rozsah: usměrněný, částečně řízený odtokovými možnostmi reliéfu •sedimentační struktury: tence zvrstvené, vykazují řadu sedimentárních struktur (duny, různé typy zvrstvení, deformace v mokrém sedimentů) •zrnitostní charakteristika: špatně nebo středně vytříděné jemný až hrubý popel •mechanizmus erupce:Vulkánská, Pliniovská, freatická, hydrothermální •surge je řidší než pyroklastický proud •proto surge snadněji překonává terénní nerovnosti a má větší rozsah a je nesnadněji předvídatelný Sourge, Nikaragua Pyroklastické vlny (Surges) Bazální pyroklastické vlny (Base Surges) •Poprvé popsány na vulkánu Taal (Moore 1967) •Velmi podobné s usazeninami generovanými nukleárním výbuchem •Vznikají v důsledku interakce magmatu s vodou například v maarech •Sedimenty dosahují vzdálenosti 5-6 km od vulkánu • Spodní pyroklastické vlny (Ground Surges) •Tyto sedimenty vznikají na bázi pyroklastického proudu (laharů) •Jsou jemně planárně a často také křížově zvrstvené •Mocnost vrstev je kolem 1 m •Jsou složeny hlavně z litických fragmentů a fragmentů krystalů • Pyroklastické vlny popelového mraku (Ash Cloud Surges) •Je nejvíce ničivý typ •Vytváří tenkou vrstvou •Pohybuje se velkou rychlostí (10 – 100 m/sec) a nese sebou stromy, bloky hornin Ignimbrity •Ignimbrit ( ignis- oheň, imbris- sprcha) je produkt erupcí převážně kyselých láv (vzácně intermediální až bazické) •má formu žhavého vulkanického oblaku, který se pohybuje v subhorizontálním směrem •velmi často jde o směs pevných a roztavených částic dispergovanou v přehřáté směsi vulkanických plynů a vodních par, která se pohybuje po zemském povrchu jako proud či lavina •po zastavení pohybu dochází v důsledku zbytkového tepla k plastické deformaci jednotlivých fragmentů a k spečení jednotlivých útržků (pemza, vulkanické sklo, litické úlomky, krystaly nebo jejich úlomky) do kompaktní masy •Stupeň spečení může být různý a místy mohou ignimbrity dokonce nést známky plastického toku Ignimbrite's symbol symbol • Ignimbrity definice •A. podle Marshalla in Svoboda ed. (1983) je pyroklastické horniny s pseudofluidální texturou a vitroklastickou strukturou •skládají se ze zploštělých a deformovaných útržků sklovité a vitrofyrické lávy, •vyrostlic a xenolitů uložených v jemné (popelové) mezostázi •úlomky mohou být slabě spečené nebo i nespečené, a pak přecházejí do tufů •většinou složení ryolitů a dacitů. •B. podle Le Maitre ed.(1989) spečený tuf složený z krystalů a horninových fragmentů uložených v základní sklovité hmotě •v některých případech je spečení tak silné, že původní střípkovitá textura je potlačena •složení je většinou kyselé a intermediální http://www.geology.sdsu.edu/how_volcanoes_work/Images/Diagrams/PFDomeCollaps_crop_med.GIF Mt. Unzen nuée ardentes: The diagram here demonstrates the sequence of events associated with the 1991-95 nuée ardente eruptions from Mt. Unzen, Japan. Collapse of a growing lava dome generates the nuée ardente. Within seconds a faster-moving cloud of smaller ash-sized fragments (the ash-cloud surge) forms above and in front of the nuée ardente. In some cases, dome collapse is attributed to explosive eruption at the summit crater. Explosive collapse may clear the throat of the volcano, thus generating vertical eruption columns. Over a four-year period, hundreds of nuée ardentes erupted from Mt. Unzen's summit area. Many of these swept down the populated Mizunashi River valley displacing thousands of people and destroying several hundred homes and precious farmland. •Merapi typ: v kráteru roste dóm tvořený kyselým viskózním magmatem, který se v důsledku gravitace rozpadne (Merapi, Indonesie 1951) •St Vincente typ (Soufriére): erupční sloupec se neudrží dlouho (díky ztrátě tlaku) a kolapsem vznikne pyroklastický proud na svazých vulkánu (St Vincente, 1902), který je oproti ostatním ignimbritům relativně chladný •Peléský typ : dóm z viskózního magmatu blokuje přívodní kanál, v důsledku narůstajícího tlaku dojde k explozi a uvolněný materiál se pohybuje nejen po svahu sopky ale v některých případech se může pohybovat i laterálně (Mont Pelée, 1902) Průřez typickým ignimbritovým proudem: na bázi jsou surge sedimenty, následuje střední část proudu a horní popelová napadávka - růžové klasty jsou pemza, černé klasty representují hustší litické fragmenty (Sparks et al. 1973, Geology, 1, 115-118. Geol. Soc. America) 1 2a 3 •vrstva 1 křížové zvrstvení surge sedimentů s proměnlivou zrnitostí vznikající v čelním klínu nastupujícího proudu •vrstva 2a normální gradace litických klastů •vrstva 2b hlavní těleso ignimbritu (lehká pemza se koncentruje na povrchu proudu a těžší litické klasty klesají na bázi •vrstva 2c opačná gradace v pemzových klastech •vrstva 3 popelová vrstva provázející ignimbrity (co-ignimbrite), je výsledkem sedimentace z prachového mraku, který provází pyroklastický proud • 2b 2c Nespečený ignimbrit Spečený ignimbrit Spečené pyroklastické napadávky Ignimbrit připomínající lávu Fiamme ve spečeném ignimbritu, Boaco (D127) Na bázi jsou surge sedimenty v nadloží následuje střední část ignimbritového proudu , Boaco (D219) Cas a Wright 1987 •většinou se pyroklastické proudy pohybují terénními depresemi (vodní toky) ale mají energii překonat i terenní nerovnosti Průřez proudem jednoduše chladnoucího ignimbritu postiženým spečením (A) a krystalizací (B), čerchovaná čára (B) ohraničuje zónu spečení (A), devitrifikační zóna obsahuje sferule granofyrickou krystalizaci (Smith, 1960) (a) Schematické znázornění závislosti mezi hustotou ignimbritového proudu vzdáleností od báze proudu a teplotou proudu Te, křivky 1 a 2 omezují oblast kde je ignimbrit částečně spečený (Tmw = minimální teplota potřebná pro spečení, Ts = teplota solidu dané horniny (b) zobrazuje změny geometrie pemzových klastů během spékání, hmotnost sice zůstává stejná ale klesá objem v důsledku zmenšování pórů, na výsledný také má také vliv tok (c) zjednodušený řez přes ignimbritový proud a znázornění procesů které jednotlivé vrstvy postihují. Ignimbrit block and ash, vrstva 2b, Boaco (D134) Poloha ignimbritu s pemzou (2c), Boaco • Sloupcová odlučnost ignimbritů •jednotlivé části tohoto výchozu se liší •v horní části jsou andesitové ignimbrity dole ryodacitové •obě zóny nejsou spečené ani zhutněle. Andezitová vrstva má sloupcovitou odlučnost což naznačuje její vyšší teplotu při usazení (vzniká při schlazení) 1. lávové proudy •nepodrcené vyrostlice •tokové struktury (foliace) jsou sledovatelné na velkou vzdálenost 2. výrazně spečené ignimbrity •podrcené krystaly •pemzové klasty jsou spečené a protažené •úlomky skla •litika Nespečené struktury (NONWELDED TEXTURES) •Nespečené ignimbrity (Nonwelded ignimbrites): •nespečené ignimbrity se od spečených liší už na výchoze. •Střepiny skla (Glass shards) vzniklé při rozpadu lemu skleněných bublin které tvoří dutiny v pemze (pumice). •Vytváří úzké protáhlé segmenty s plochým nebo hrotovitým zakončením. •Někdy jsou rozvětvené do tří stran (trojný bod kde se setkávají jednotlivé dutiny v pemze) někdy mohou být zachovány celé fragmenty dutin. •Také u nespečených je určitý stupeň kompakce který se projevuje uspořádáním úlomků skla. http://www.geology.sdsu.edu/how_volcanoes_work/Images/Rock%20Textures/ashflow_16l.jpg Nonwelded tuff from Sumatra with very slight compaction of glass shards. Note the unusually massive shard center right. Rattlesnake tuff from central Oregon, displaying slightly flattened shards with unbroken glass bubbles, now in oval outline.http://www.geology.sdsu.edu/how_volcanoes_work/ http://www.geology.sdsu.edu/how_volcanoes_work/Images/Rock%20Textures/ashflow_29l.jpg Nespečený dacitový ignimbrit typ Fonseca s vyrostlicemi živců (D0145), zkřížené nikoly Nespečený ryolitový ignimbrit (Mongolsko, H0503) Nespečený ignimbrit, Boaco (DD155) Spečené struktury (WELDED TEXTURES) •spečení a kompakce jsou dobře patrné na deformaci úlomků skla a fragmatů pemzy což se projevuje: •1) kolapsem střepin skla ve tvaru Y a okrajů bublin, •2) uspořádáním protáhlých krystalů a litických fragmentů •3) obtékání skelných úlomků kolem litických fragmentů a krystalů •4) kolaps pemzových úlomků do lentikulárních fragmantů zvaných fiame (fiamme) •stupeň spečení může být značně proměnlivý •často je zvýrazněn změnou barvy která odráží rozdílná stupeň oxidace •v extrémním případě může ignimbrit připomínat vulkanické sklo (obsidián) s relikty litických fragmantů, krystalů a protáhlými zbytky (stíny) po úlomcích skla http://www.geology.sdsu.edu/how_volcanoes_work/Images/Rock%20Textures/ashflow_35l.jpg http://www.geology.sdsu.edu/how_volcanoes_work/Images/Rock%20Textures/ashflow_38l.jpg Welded tuff from SE Idaho. Note marked compression of the shards, but good retension of the shard structures. Welded tuff from Valles, N. Mex. displaying well-developed parallel alignment of shards and elongate crystal fragments.http://www.geology.sdsu.edu/how_volcanoes_work/ Spečený ryolitový ignimbrit (Mongolsko H0099). Spečený ignimbrit, Boaco (D155) Intenzivně spečený ignimbrit, Boaco (D187) •typické jsou fiamme jsou drobné úlomky vulkanického skla a pemzy protažené v důsledku spečení při usazení nebo plastickým tokem (připomínají čočky vulkanického skla) •někdy jsou hojné krystaly, úlomky pemzy nebo litické klasty Welded ignimbrite, Aso, Japan -- Many ignimbrites are hard, densly welded glassy rocks. The pumice fragments that characterize unwelded ignimbrites, are not easily recognizable in welded varieties because they have been compacted into black glassy pancake shapes, known as fiamme. Note the fiamme in the photo shown here. A fiamme-bearing ignimbrite is such as this is said to have a eutaxitic texture. Courtesy of Peter Francis. http://www.geology.sdsu.edu/how_volcanoes_work/Images/Pyroflows/ignimbrite_welded_l.gif Eutaxitický ignimbrit Flame-like chlorite+sericite fiamme define the eutaxitic foliation. Uncompacted tube pumice clasts have been preserved in the feldspar+quartz+sericitealtered domains and plagioclase crystals (p) are dusted with hematite, carbonate and sericite. Dark chlorite+sericite fiamme with feathery terminations and uncompacted tube pumice clasts in pale feldspar+quartz+sericite. Plagioclase crystals (p) are dusted with hematite and sericiteC.C. Gifkins et al. / Journal of Volcanology and Geothermal Research 142 (2005) Fiamme, Tajo La Pista Eutaxitický ignimbrit (Eutaxitic ignimbrite) •eutaxitická struktura (Eutaxitic texture) páskovaná stavba s rozdílnou mineralogií a strukturou pásků •klasty pemzy jsou spečeny více než popelová matrix •protože popel tvořený drobnými úlomky skla se ochladil v eruptivním sloupci rychleji než větší úlomky pemzy Eutaxitický ignimbrit, Boaco (D140, D219) Tufy bohaté na litické součásti nebo krystalové tufy (LITHIC- AND CRYSTAL-RICH TUFFS) •úlomky pemzy jsou v ignimbritech častější než litické úlomky a části krystalů •litické fragmenty pochází přímo z magmatu které erupci způsobilo nebo pochází z okolních hornin (starší vulkanity z vulkanického kužele nebo materiál z podloží kužele) •krystaly bývají většinou derivovány z magmatu které erupci způsobilo •krystaly se koncentrují především v hlavní části pyroklastického proudu v důsledku vytřídění lehčích úlomků ska, bývají také součástí popelové vrstvy která ignimbrity provází •fragmentace krystalů bývá považována za výsledek procesů během erupce •avšak většina krystalu se rozpadne již během výstupu magmatu k povrchu •většina krystalů obsahuje drobné fluidní inkluze, které se během dekomprese při výstupu magmatu roztrhnou a způsobí rozpad krystalu A lithic fragment of older welded tuff, displaying marked compaction and distortion of shards, residing in a younger ignimbrite that is poorly welded. Crystal-rich welded tuff from the 74,000 year-old Toba eruption in Sumatra, displaying compressed glass shards molded around the crystal fragments of quartz, feldspar, and biotite.fragments.http://www.geology.sdsu.edu/how_volcanoes_work/ http://www.geology.sdsu.edu/how_volcanoes_work/Images/Rock%20Textures/ashflow_21l.jpg http://www.geology.sdsu.edu/how_volcanoes_work/Images/Rock%20Textures/ashflow_26l.jpg Ignimbrit (krystalový tuf), Boaco (D228) Devitrifikace, axiolitická struktura (DEVITRIFICATION, AXIOLITIC TEXTURES) •Devitrifikace je proces ke kterému dochází až po usazení laharu (postdepoziční) •Dochází ke krystalizaci mikrolitů na okrajích úlomků skla i uvnitř skla •Vznikají drobné jehlice krystobalitu a alkalického živce •K tomuto procesu dochází hlavně v intenzivně spečených ignimbritech kde je skla nejvíce •Často jsou v takových případech úlomky skla lemovány jehlicovitými produkty devitrifikace které rosto směrem do středu úlomku = axiolitická struktura (axiolitic texture) The narrow, white margins on these glass shards mark incipient devitrification. The interior of the shards remain glassy. Highly magnified view (note scale) shows axiolitic texture of feldspar and cristobalite along the walls of a large shard representing the walls of several bubbles. fragments.http://www.geology.sdsu.edu/how_volcanoes_work/ http://www.geology.sdsu.edu/how_volcanoes_work/Images/Rock%20Textures/axiolite_72l.jpg •devitrifikace odskelnění sopečného skla, láv nebo pyroklastických hornin •v prvé fázi se objevují mikroskopické embryonální krystalky, tzv. krystality •jsou různého tvaru (vlasovité, tyčinkovité, kulovité atd. ) a nejrůznějších názvů; někdy se shlukují v radiálně paprsčité agregáty (sférolity) •jindy se struktura horniny stává viz perlitickou •devitrifikací lze dospět k úplné rekrystalizaci skla. S intenzívním odskelněním se setkáváme u paleovulkanitů Sklo s mikrolity obsahuje zakončení vlaštovšího ocasu Dacitový ignimbrit typ Boaco s litickými úlomky dacitů a krystaly plagioklasu a pyroxenu (D0273), ulomky skala jsou postiženy devitrifikací BSE snímek. Dacitový ignimbrit typ Boaco s litickými úlomky dacitů a krystaly plagioklasu, amfibolu a pyroxenu (D0273), skřížené nikoly. •Apojo - kaldera zaplavená vodou C:\DAVID\NICA\Prezentace\P2\Apojo5.JPG Freatomagmatické exploze figure figure maar-tuff ring structures •Idealizovaný řez přes sedimentární profil vzniklý mělkou hydromagmatickou explozí (Barberi, 1985) •Když dojde k erupci magmatu v mělkém vodonosném horizontu (aquifer), je voda rychle vyčerpána a erupce nabude magmatický charakter •Profil indikuje pokles zastoupení vody při formování pyroklastického materiálu •Celá sekvence končí pyroklastickým materiálem který vznikl čistě magmatickou erupcí (pemza, struska, nebo láva) Freatické až freatomagmatické napadávky Freatomagmatické exploze •Hojné blokové a rozpukané úlomky skla •Pemzové, struskové a jiné klasty jsou blokové •Běžné akreční lapily •Obvykle nespečené •Převažují popel a jemné lapily Sedimenty pyroklastických vln Freatické exploze •Obsahují hojné litické a hydrotermálně alterované klasty •Běžné akreční lapily •Malý objem (<< 1 km3) a malý rozsah do 2 km od zdroje) •Hlavně napadávky a surge uloženiny •nespečené • Popelová vrstva provázející ignimbrity s akrečními lapilami, Boaco (D228) •složené z krystalů, pemzy, strusky, méně pórovitých klastů, litických fragmentů •horniny jsou profyrické nebo neporfyrické •hojné fragmenty krystalů •litické klasty vzácné nebo hojné • Pyroklastický proud (block and ash nebo scoria and ash) Magmatická exploze •hojné úlomky sklovitých lemů pórů v matrix •klasty pemzy a strusky ve tvaru tenkých platů, čoček nebo bloků •akreční lapily •spečené nebo nespečené Sedimenty z explozivních magmatických a freatomagmatických erupcí Nespečené napadávky (pumice or scoria fall deposits) Freatomagmatické sedimenty pyroklastické vlny (Nikaragua) Lahar (Lahar) •název pochází z Indonésie a označuje směs horninových úlomků, bahna a vody •často se pod tento název řadí bahnotoky a úlomkotoky (mudflows a debris flows) •lahar (bahenní proud) a jeho uloženiny vzniklé tokem zvodněného sopečného popela (unášejícího i úlomky až velké bloky láv) •nejčastěji vzniká na úbočí sopky a ohrožuje její předpolí •vzniká účinky lijáků nebo tání sněhu Lahar rushes down a confined river channel, Guatamala A small lahar triggered by rainfall rushes down the Nima II River near the town of El Palmar in Guatemala. The lahar developed on the slopes of Santiaguito volcano. Photograph by J.N. Marso on 14 August 1989 Lahar z vulkánu Santa Lucia, Nikaragua StHelensEruptStages.GIF (26486 bytes) http://volcanoes.usgs.gov/Imgs/Jpg/MSH/Rosen4.jpg http://volcanoes.usgs.gov/Imgs/Jpg/MSH/30210600-086_large.jpg http://volcanoes.usgs.gov/Imgs/Jpg/MSH/30210600-087_large.jpg Landslide at Mount St. Helens volcano triggers explosive eruption on May 18, 1980 Schematický model laharu který protekl říčním údolím (Pierson a Scott 1999) Pyroclastic Flow St Helen Volcano Sedimenty laharu (sopka St. Heleny) http://www.geo.mtu.edu/volcanoes/pinatubo/lahar/scan-019.gif http://www.geo.mtu.edu/volcanoes/pinatubo/lahar/joey-house.gif Lahar a jeho následky sopka Mt. Pinatubo (zdroj USGS) •Tok úlomků (Debris flow) tekoucí směs sedimentů a vody s >80 hm. % pevné frakce v nebo >60 objemovými % •Vysoce koncentrovaný tok (Hyperconcentrated flow) obsahuje 20-60 hm. % pevné frakce nebo 40-80 objemových % •Bahnotok (Mudflow) >50% písku + prachu + jílu v klastickém podílu •Soudržný úlomkový proud (Cohesive debris flow) >5% jílu v klastickém podílu •Nesoudržný úlomkový proud (Non-cohesive debris flows) <5% jílu v klastickém podílu • Klasifikace laharů •Úlomkotoky a laviny (Debris flow, debris avalanche) •Nesoudržný lahar (Non-cohesive lahar) •Soudržný lahar (Cohesive lahar) •přívalový proud (Streamflow) Vztah mezi různými typy laharů a jejich sedimenty (SMITH a LOWE 1991) Charakter laharu se mění v závislosti na poměru mezi vodou a sedimentem: pokud převažuje voda jde o zředěný streamflow, hyperkoncentrovaný proud, úlomkotok, lavina úlomků. Sedimenty jsou neseny v důsledku turbulencí, vztlaku fluid (vznos), síle soudržnosti jílové matrix, disperzní síle zrn, Při sedimentaci sedimentují postupně nebo dojde k rychlému zamrznutí celého proudu obr3_20 Část laharového proudu (vulkán Santa Lucia, Nikaragua) Schematický nákres hlavních typů facií v laharovém proudu (Scott 1988). Lahar (vulkanická struktura Santa Lucia, Nikaragua) http://vulcan.wr.usgs.gov/Imgs/Gif/MSH/Maps/may18_devastmap.gif Úlomkotok a lavina (Debris avalanche) •rychlé (katastrofické) jejich rychlosti se pohybují řádově v km*s-1 •po svahu se pohybuje směs úlomků hornin, popela a někdy i půdy •tato hmota je promíšena s vodou nebo sněhem •ideálním prostředím pro tyto svahové pohyby je sklon vrstev shodný se sklonem svahu •vznikají například při gravitačním kolapsu vulkánu •bývají generovány v důsledku zemětřesení, vulkanické erupce nebo prudkých dešťu •často se pohybují vodními koryty •mohou dosáhnout délky několika kilometrů •pokud se transformují na lahary (vodou bohaté) mohou mít dosah až desítky kilometrů http://volcanoes.usgs.gov/Imgs/Jpg/Casita/30710609-026_large.jpg Debris avalanche scar and track Intense Rainfall During Hurricane Mitch Triggers Deadly Landslide and Lahar at Casita Volcano, Nicaragua, on October 30, 1998 Photograph by K.M. Scott on March 25, 1999 http://hays.outcrop.org/images/press4e/ch12/figure-12-06.jpg Vulkanické žíly •většinou několik m mocné pronikají starší vulkanity nebo horniny v podloží vulkánu Žíla bazaltů, pláž Transito, Nikaragua •mohou způsobovat kontaktní metamorfózu ve svém okolí (jen malý dosah) Okraj žíly bazaltů (slínovce), pláž Transito, Nikaragua Okraj žíly bazaltů (slínovce), pláž Transito, Nikaragua Kontakt žíly bazaltů a prachovců (perm), Oslavany Dutiny na okraji žíly bazaltů, Oslavany