Potoki lawowe

Potoki lawowe należą do najbardziej spektakularnych przejawów aktywności wulkanicznej. Rozżarzona lawa wypływająca z krateru lub szczeliny może płynąć po powierzchni niczym bardzo gęsta rzeka, niszcząc wszystko, co znajdzie się na jej drodze. W przeciwieństwie do spływów piroklastycznych zazwyczaj porusza się jednak na tyle wolno, że ludzie mają czas na ewakuację.

Potok lawowy to strumień stopionej skały, czyli lawy, przemieszczający się po powierzchni Ziemi. Jego ruch zależy przede wszystkim od lepkości i temperatury lawy, jej składu chemicznego, zawartości kryształów i pęcherzyków gazu, nachylenia terenu oraz ilości lawy wydobywającej się z wulkanu.

Im lawa jest gorętsza i mniej lepka, tym łatwiej płynie. Dlatego szczególnie ruchliwe są lawy bazaltowe, ubogie w krzemionkę. Znacznie większą lepkość mają lawy dacytowe i ryolitowe, które zwykle przemieszczają się na niewielkie odległości i często tworzą grube potoki lub kopuły lawowe.

W miarę oddalania się od miejsca erupcji lawa traci ciepło. Jej lepkość wzrasta, na powierzchni tworzy się skorupa, a cały potok stopniowo zwalnia.

Lawy bazaltowe reprezentują dwa podstawowe typy różniące się lepkością, a zatem temperaturą i ruchliwością. Różnice lepkości mogą być spowodowane różnicami składu chemicznego, zawartości fazy krystalicznej i temperatury.

Do najbardziej ruchliwych należą lawy trzewiowe, zw. pahoehoe, odznaczające się niską lepkością i maksymalną temperaturą w przedziale 1100-1200°C. Lawy te tworzą nerkowate lub sznurowate formy o gładkiej i lśniącej powierzchni. Skanalizowane potoki pahoehoe mogą formować tuby, czyli walcowate przestrzenie przepływu lawy otoczonej zestaloną skorupą lawową, powstałą wskutek szybszego stygnięcia zewnętrznych partii potoku. Przy przepływie tubą, dzięki ograniczonej utracie ciepła, lawa dość długo utrzymuje wysoką prędkość i temperaturę.

Mniej ruchliwe są lawy żużlowe, zwane lawą a‘ā, o większej lepkości i maksymalnej temperaturze w granicach 1000-1100°C. Lawy te mają szorstką powierzchnię, wskutek obecności drobnych pęcherzyków i tworzą się podczas transportu otwartymi kanałami na powierzchni ziemi. Stygnące szybciej niż wnętrze, zewnętrzne partie potoków, a zwłaszcza najszybciej zakrzepła, górna warstwa, pod wpływem poruszania się pod nią lawy, ulega spękaniom, połamaniu i pokruszeniu na ostrokrawędzisty gruz, podobny do grudek żużlowych.

Co ciekawe, pāhoehoe i ‘a‘ā nie muszą różnić się składem chemicznym. Ten sam potok bazaltowy może rozpocząć swoją drogę jako pāhoehoe, a następnie – wskutek ochładzania, krystalizacji, utraty gazów i zmian warunków przepływu – przejść w ‘a‘ā. Odwrotna przemiana zachodzi znacznie trudniej.

Jak szybko płynie lawa?

Nie istnieje jedna typowa prędkość potoku lawowego. Czoło potoku może przesuwać się bardzo powoli – czasem zaledwie kilka metrów na godzinę – podczas gdy płynna lawa wewnątrz kanału lub tunelu lawowego może poruszać się wielokrotnie szybciej.

Potoki bazaltowe potrafią docierać na odległość kilkudziesięciu kilometrów. Na Hawajach znane są potoki przekraczające 50 km długości. Szczególnie skutecznym „systemem transportowym” są tuby lawowe. Ich zastygnięte ściany i strop izolują płynną lawę od chłodnego powietrza, dzięki czemu długo zachowuje ona wysoką temperaturę i może docierać daleko od miejsca erupcji. USGS odnotował w takich tubach przepływ lawy z prędkością dochodzącą do około 25 km/h.

Lawy andezytowe, dacytowe i ryolitowe są na ogół bardziej lepkie niż bazaltowe. Dlatego zwykle tworzą krótsze i znacznie grubsze potoki. Ich powierzchnia może rozpadać się na duże, kanciaste fragmenty, tworząc tzw. lawy blokowe.

Najbardziej lepkie lawy mogą przemieszczać się niezwykle powoli i gromadzić w pobliżu miejsca wypływu. W ten sposób powstają kopuły lawowe – strome nagromadzenia lepkiej lawy wypychanej z komina wulkanicznego.

Same kopuły stanowią poważne zagrożenie. Ich strome ściany mogą się zawalać, a rozdrobniony, gorący materiał może tworzyć szybko przemieszczające się spływy piroklastyczne.

Potoki lawowe mogą palić, kruszyć i grzebać budynki, drogi, pola uprawne oraz całą infrastrukturę. W przypadku potoków ‘a‘ā dochodzi dodatkowo do mechanicznego niszczenia obiektów przez przesuwającą się masę bloków.

Mimo ogromnych zniszczeń materialnych bezpośrednie ofiary potoków lawowych są stosunkowo rzadkie. Większość potoków przesuwa się na tyle wolno, że człowiek może zejść z ich drogi. USGS zwraca uwagę, że na Hawajach potoki lawowe stanowią przede wszystkim zagrożenie dla mienia, a znacznie rzadziej bezpośrednio dla życia ludzi.

Nie oznacza to jednak, że można bezpiecznie zbliżać się do aktywnego potoku. Zagrożeniem są bardzo wysoka temperatura, pożary, gazy wulkaniczne, niestabilny grunt, zapadające się stropy tub lawowych oraz nagłe zmiany kierunku przepływu.

Co się dzieje, gdy lawa wpada do morza?

Kontakt gorącej lawy z wodą może mieć gwałtowny przebieg. Kiedy lawa wpływa do morza, następuje jej błyskawiczne chłodzenie i fragmentacja. Może również dochodzić do eksplozji wywołanych gwałtownym powstawaniem pary wodnej, wyrzucających fragmenty gorących skał.

Powstaje również charakterystyczna kwaśna mgła nazywana laze (lava haze). Zawiera parę wodną, kwas solny oraz bardzo drobne cząstki szkliwa wulkanicznego i może podrażniać oczy, skórę oraz drogi oddechowe.

Na brzegu morza potoki mogą także tworzyć nowe fragmenty lądu – delty lawowe. Są one jednak niestabilne i mogą bez ostrzeżenia zapadać się do morza, powodując dodatkowe eksplozje.

W wyniku kontaktu lawy z wodą (np. po wpłynięciu potoku do zbiornika wodnego) może dojść do gwałtownej eksplozji i wyrzucenia spatteru – gorących, plastycznych bryzgów lawy, które zastygają dopiero podczas lotu lub po upadku. Eksplozje potoków mogą być też efektem ekspansji pęcherzy metanu, produkowanego w przypadku pogrzebania roślinności przez lawę.

Czy można zatrzymać potok lawy?

Ludzie wielokrotnie próbowali zmienić kierunek płynącej lawy. Stosowano zapory ziemne i betonowe, kanały, materiały wybuchowe, bombardowania z samolotów, a nawet chłodzenie lawy ogromnymi ilościami wody.

Jeden z najbardziej znanych sukcesów odniesiono w 1973 roku na islandzkiej wyspie Heimaey, podczas erupcji Eldfell. Aby powstrzymać lawę zagrażającą portowi, pompowano na jej powierzchnię wodę morską. Wykorzystano około 6 mln m³ wody, dzięki czemu schłodzono i zestaliło się około 4 mln m³ lawy.

Próby podejmowano także na Etnie. Już podczas wielkiej erupcji w 1669 roku mieszkańcy Katanii próbowali przebić ścianę kanału lawowego i skierować lawę w inną stronę. Początkowo się udało, ale nowy potok zaczął zagrażać miejscowości Paternò, której mieszkańcy uniemożliwili kontynuowanie prac. Lawa ostatecznie dotarła do Katanii i spowodowała ogromne zniszczenia.

Próbowano nawet bombardować potoki lawowe – między innymi podczas erupcji Mauna Loa w 1935 i 1942 roku – jednak bez znaczącego powodzenia.

Dziś podstawą ochrony ludności nie jest walka z lawą, lecz monitoring wulkanu, sporządzanie map zagrożenia, prognozowanie kierunku przepływu i odpowiednio wczesna ewakuacja. Zmiana kierunku potoku może być skuteczna tylko w szczególnych warunkach, a ponadto rodzi poważny problem: uratowanie jednej miejscowości może oznaczać skierowanie lawy w stronę innej.