Erupcje hawajskie należą do najbardziej charakterystycznych erupcji efuzywnych (wylewnych). Dominuje w nich spokojne wylewanie bardzo gorącej, płynnej lawy bazaltowej, choć erupcjom mogą towarzyszyć spektakularne fontanny lawy sięgające dziesiątek, a niekiedy setek metrów wysokości. Nazwa tego typu aktywności pochodzi od wulkanów Hawajów, przede wszystkim Kīlauea i Mauna Loa.
Dlaczego lawa jest tak płynna?
Erupcje hawajskie są związane przede wszystkim z magmami bazaltowymi – ubogimi w krzemionkę i stosunkowo mało lepkimi. Dzięki temu zawarte w magmie gazy mogą stosunkowo łatwo się z niej wydostawać, co ogranicza wzrost ciśnienia prowadzący do silnych eksplozji charakterystycznych np. dla erupcji pliniańskich.
Temperatura świeżo wypływającej lawy bazaltowej wynosi zwykle około 1100–1200°C. W przypadku law hawajskich typowe są wartości około 1150°C.
Nie oznacza to jednak, że erupcje hawajskie są całkowicie pozbawione zjawisk eksplozywnych. Rozprężające się gazy mogą wyrzucać ciekłą lawę ponad otwór erupcyjny, tworząc charakterystyczne fontanny lawowe.
Fot. y5RZouZwNsH6MI (https://www.flickr.com/people/eagleapex), CC BY-SA 2.0, via Wikimedia Commons
Fontanny lawy i „kurtyny ognia”
Jeżeli magma wydobywa się z pojedynczego otworu, może tworzyć fontannę lawy. Gdy natomiast erupcja rozpoczyna się wzdłuż szczeliny i fontanny powstają jednocześnie z wielu położonych blisko siebie miejsc, tworzą efektowną „kurtynę ognia” (curtain of fire).
Taki przebieg jest charakterystyczny dla początkowych etapów wielu erupcji hawajskich. Z czasem aktywność często koncentruje się w jednym lub kilku otworach.
Fragmenty półpłynnej lawy wyrzucane z fontann i opadające w pobliżu otworu nazywane są rozbryzgami lawy – spatter. Ponieważ w chwili upadku pozostają gorące i plastyczne, mogą zlepiać się ze sobą. W ten sposób wokół otworów i szczelin powstają wały oraz stożki rozbryzgowe.
W zagłębieniach kraterów mogą również powstawać jeziora lawowe. Ich powierzchnia pokrywa się chłodniejszą skorupą, która pęka i jest przemieszczana przez krążącą pod nią ciekłą lawę. Przy odpowiednio wysokim poziomie jeziora lawa może przelewać się przez jego krawędzie i zasilać potoki.
Pāhoehoe i ʻaʻā – dwa oblicza lawy bazaltowej
Jednym z najbardziej charakterystycznych elementów erupcji hawajskich są rozległe potoki lawowe. Na Hawajach wyróżnia się dwa podstawowe typy ich powierzchni: pāhoehoe oraz ʻaʻā. Terminy te weszły na stałe do międzynarodowej terminologii wulkanologicznej.
Lawa pāhoehoe ma po zastygnięciu stosunkowo gładką, falistą lub charakterystycznie sznurową powierzchnię. Powstaje z bardzo płynnej lawy, której powierzchnia stopniowo zastyga, podczas gdy pod cienką skorupą materiał może nadal płynąć.
Lawa ʻaʻā ma natomiast powierzchnię chropowatą, ostrokrawędzistą i pokrytą luźnymi, przemieszczającymi się fragmentami zastygającej lawy.
Brocken Inaglory, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons
Oba typy mogą powstać podczas tej samej erupcji i z lawy o takim samym składzie chemicznym. Pāhoehoe może przechodzić w ʻaʻā wraz ze spadkiem temperatury, zmianą prędkości przepływu, krystalizacją czy zmianą nachylenia terenu.
Jak szybko może płynąć lawa?
Nie ma jednej typowej prędkości potoku lawowego. Zależy ona m.in. od temperatury i lepkości lawy, tempa jej wypływu z otworu, nachylenia terenu oraz tego, czy płynie szerokim frontem, kanałem czy wewnątrz tuby lawowej.
Czoła potoków często przemieszczają się stosunkowo wolno. Przykładowo hawajskie potoki pāhoehoe mogą przesuwać się z prędkością zaledwie kilkuset metrów na godzinę, a nawet na dobę. Zupełnie inaczej może zachowywać się lawa płynąca wewnątrz dobrze rozwiniętego kanału.
Podczas erupcji Mauna Loa w 1950 roku najszybszy potok ʻaʻā przemieszczał swoje czoło ze średnią prędkością około 9,7 km/h. Jeszcze większe prędkości notowano wewnątrz kanałów. Podczas erupcji Mauna Loa w 1984 roku lawa płynęła w kanale z prędkością dochodzącą do około 15 m/s, czyli ponad 50 km/h.
Podziemne rzeki lawy
Szczególnie interesującym elementem erupcji hawajskich są tuby lawowe. Powstają m.in. wtedy, gdy powierzchnia płynącej lawy zastyga, tworząc izolującą skorupę, podczas gdy pod nią lawa nadal się przemieszcza.
Tuba działa trochę jak termos. Chroni przepływającą wewnątrz lawę przed szybkim oddawaniem ciepła, dzięki czemu może ona pozostawać płynna przez wiele kilometrów. W systemach związanych z erupcją Puʻu ʻŌʻō na Kīlauea tuby transportowały lawę na odległość 10–12 km, aż w kierunku oceanu. Rozwój tub lawowych umożliwia potokom pāhoehoe pokonywanie dużych odległości bez znacznego wychłodzenia.
W ten sposób rosną wulkany tarczowe
Powtarzające się przez tysiące lat wylewy płynnych law bazaltowych tworzą rozległe pokrywy. Nakładające się na siebie potoki budują charakterystyczne wulkany tarczowe – ogromne, ale stosunkowo łagodnie nachylone budowle wulkaniczne.
Doskonałymi przykładami są hawajskie Mauna Loa i Kīlauea. Ponad 99% ich części znajdujących się nad poziomem morza jest zbudowane z potoków lawowych.
Fot. leahleaf, Wikimedia Commons, CC BY 2.0.
Nie każdej erupcji hawajskiej muszą towarzyszyć wysokie fontanny lawy. Aktywność może przechodzić w długotrwałą, niemal ciągłą efuzję. Dobrze pokazała to erupcja Puʻu ʻŌʻō–Kupaianaha na Kīlauea: po okresie wysokich fontann w latach 1983–1986 nastąpiła faza zdominowana przez spokojniejsze wylewy pāhoehoe zasilane przez rozbudowany system tub lawowych.
Płynna bazaltowa lawa może pokrywać dziesiątki kilometrów kwadratowych powierzchni, niszczyć zabudowę, docierać do oceanu i tworzyć zupełnie nowy ląd. Podczas erupcji Kīlauea w 2018 roku lawa pokryła około 36 km² i utworzyła około 3,5 km² nowego lądu u wybrzeży wyspy Hawaiʻi.
