Materiały piroklastyczne powstają w wyniku wyrzucenia lawy z krateru wulkanu. Są to także rozdrobnione fragmenty skał wyrwanych z podłoża, kanału lub stożka wulkanu ( Rys. 1 ). Do utworów piroklastycznych zaliczamy: bomby, szlaki, scoria, lapille, piaski, popioły, pumeks [1], [2], [3], [4].
Bomby wulkaniczne są to fragmenty lawy wyrzucone przez wulkan i krzepnące w powietrzu ( Rys. 2 ). Ich kształt jest owalny, często wrzecionowaty i skręcony. Mają zróżnicowaną wielkość, najczęściej średnica wynosi kilkadziesiąt centymetrów, ale czasem przekracza 1 metr. Wnętrze bomby jest niekiedy krystaliczne, a część zewnętrzna jest gąbczasta. Często powstają także bomby o nieregularnym kształcie (bloki), powstałe z rozsadzenia skał budujących stożek. Niektórzy badacze [2] wyróżniają wspólną grupę materiałów piroklastycznych: bomby i bloki.
Szlaki to fragmenty szklistej, pęcherzykowatej w efekcie odgazowania, zastygłej lawy o średnicy od kilku do kilkunastu centymetrów; często powstają w wyniku rozsadzenia zgazowanych bomb.
Scoria (wł. piana) to niewielkie kawałki (wielkości orzecha) zakrzepłej w powietrzu, gąbczastej lawy ( Rys. 3 ).
Lapille (wł. małe kamyczki) są to fragmenty wielkości ziaren grochu powstałe z zakrzepnięcia lawy lub z rozdrobnienia starszych, zakrzepłych law wewnątrz stożka wulkanicznego ( Rys. 3 ). Rzadziej są to obtopione na krawędziach kryształy, co świadczy o częściowej krystalizacji magmy przed erupcją.
Popioły wulkaniczne – najdrobniejsza (poniżej 2 mm średnicy) frakcja powstająca w wyniku krzepnięcia drobin ciekłej lawy lub rozdrobnienia starszego materiału wulkanicznego ( Rys. 4 ). Często są to bardzo drobne kryształy, niekiedy oblepione szkliwem wulkanicznym. Popioły są charakterystycznym materiałem lawy kwaśnej. Popioły o średnicy ziaren 0,05 mm – 2 mm często nazywamy piaskami, a poniżej 0,05 mm – pyłami.
.
Pumeks to krzepnące w powietrzu fragmenty lawy pozbywającej się gazów, co prowadzi do powstania lekkich (poniżej 1 g/ \( cm^3 \)), porowatych skał ( Rys. 5 ).
.
Materiał piroklastyczny wyrzucany z wulkanu zachowuje się różnie w zależności od frakcji. Bomby wulkaniczne wyrzucane są na wysokość do 100 m i opadają w odległości kilkuset metrów od krateru. Najdrobniejsze frakcje (pyły, popioły) wyrzucane są nawet na wysokość rzędu kilkudziesięciu kilometrów i pokrywają olbrzymie obszary, a krążąc wokół Ziemi mogą opadać w dowolnych jej rejonach.
W trakcie wybuchów wulkanów wyrzucających duże ilości materiału piroklastycznego mogą powstać potoki piroklastyczne [4]. To odmiana znanych z sedymentologii gęstych prądów zawiesinowych, w których grawitacja powoduje przemieszczanie materiału, a turbulencja podtrzymuje materiał okruchowy przed opadaniem na dno ( Rys. 6 ).
; B: fot. William Buell, Volcan de Fuego (Guatemala) pyroclastic flows - october 1974 eruption, licencja PD, źródło: Wikimedia Commons.
Wśród potoków piroklastycznych wyróżniamy [2]:
- chmury gorejące, czyli turbulentne mieszaniny materiałów piroklastycznych, z przewagą popiołów, z parą wodną i gazami. Temperatura we wnętrzu chmury może dochodzić do \( {1000}{^o} \) C, a prędkość staczania się po stoku może sięgać ponad 100 km/godz.
- spływy popiołowe (lahary), czyli spływające po stoku wulkanu zimne mieszaniny popiołów wulkanicznych z wodą opadową lub roztopową ( Rys. 7 ). Mogą przemieszczać się na odległość wielu kilometrów zalewając doliny.
; B. fot. Tom Casadevall, USGS, Mount St. Helens eruption on March 19, 1982, Ocean Atlantycki, licencja PD, źródło: Wikimedia Commons.
Bibliografia
1. M. Książkiewicz: Geologia dynamiczna, Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa 1979.2. M. Rosi, P. Papale, L. Lupi, M. Stoppato: Volcanoes, Firefly Books Ltd., Ontario 2003.
3. S. J. Reynolds, J. K. Johnson, P. J. Morin, C. M. Carter: Exploring Geology, Mc Graw-Hill, Boston 2013.
4. F. K. Lutgens, E. J. Tarbuck, D. G. Tasa: Esentials of Geology, Pearson Education Limited, Essex 2014.