Ol Doinyo Lengai: juoda lava besispjaudantis kalnas

Mokslas Ol Doinyo Lengai: juoda lava besispjaudantis kalna...

Ugnikalnis Ol Doinyo Lengai (Masajų kalba Dievo kalnas) yra iškilęs į 2960 metrų aukštį ir yra vienintelis aktyvaus karbonatitų vulkano pavyzdys. Jis susidaręs rytų Afrikos rifto slėnyje, šiaurinėje Tanzanijoje. Jo lava yra sudaryta iš natrio ir kalcio karbonatų ir savyje turi neįprastai mažai silicio palyginus su kitais, dažnesniais lavos tipais. Šis tipas taip pat palyginus yra labai takus ir gali būti žemos temperatūros, nes silicio polimerizacija esant mažam jo kiekiui negali vykti.

Kokia lava dalinasi kalnas?

Ol Doinyo Lengai lava stingsta žemesnėje nei 510 C temperatūroje palyginus su bazaltu, kuris stingsta apie 1100 C. Tai taip pat takiausia lava pasaulyje: ji gali tekėti kaip upelis ir turi panašų takumą į vandens. Dėl savo žemos temperatūros, ši lava dienos šviesoje atrodo kaip taki juoda nafta ar rudos putos (priklausomai nuo dujų kiekio) o naktį švyti oranžine spalva tamsoje, bet ne taip intensyviai, kaip silicio lavos. Dalis stebėtojų seniau manydavo, kad jie mato purvo vonias krateryje. Jauna, tik išsikristalizavusi lava yra juoda ir turi kristalų, kurie žiba saulės šviesoje.

Kontaktas su drėgme iškart pakeičia natrokarbonatitų lavą į baltus miltelius, kai lava sugeria vandenį dėl cheminių reakcijų. Galiausiai vandens sugėrimo procesas paverčia lavos sluoksnius į minkštus rudai baltus miltelius. Sausu oru balimas vyksta nuo kelių dienų ir savaičių, o per lietų lava tampa balta beveik iškart. Tose kraterio dalyse, kurios neaktyvios bent keletą mėnesių, žemė tampa šviesiai ruda ar balta ir tokia minkšta, kad kojos sminga vaikštant.

Ol Doinyo Lengai taip pat turi aktyvumo fazes, per kurias lava išsiveržia sprogimo pavidalu, o ne tekėdama. Šitoks pasikeitimas yra lemiamas silicio dioksido kiekio padidėjimu magmoje ir jis padidina tirštumą. Tokiu atveju yra dažni pelenų išsiveržimai kartu su vulkaninėmis bombomis ir blokais. Iš kitos pusės, išsiveržimo pradžioje gali būti ir lavos fontanų. Paskutinį kartą sprogūs išsiveržimai vyko 1966-1967 ir 2007-2008. Nuo 8 dešimtmečio tekanti lava ir mažesnės skalės sprogūs išsiveržimai buvo stebėti. Šio vulkano aktyvumas nėra pilnai suprastas, bet tai turėtų būti priklausyti nuo magminės sistemos ir jos susisiekimu su krateriu, lavos lygiu ežere, dujų kiekio lavoje. Mineralogija šios lavos taip pat sudėtinga, todėl jei paaiškinti yra sukurta bent keletas teorijų.

Sudėtis

Karbonatitai apibrėžimi kaip magminės uolienos, kuriose yra virš 50 procentų pirminių (magminių) karbonatų ir mažiau nei 20 procentų silicio. Jie skirstomi pagal pagrindinio mineralo sudėtį kaip kalcio karbonatitai, magnio karbonatitai ar geležies karbonatitai. Pirmą kartą šios uolienos buvo aprašytos Indijoje žemesniame Narbada slėnyje. Panašios uolienos buvo rastos ir kartu su šarminių uolienų kompleksais Fen, Norvegijoje, ir buvo pasiūlyta, kad karbonatitai kyla iš magmos. Tačiau daug geologų nesutiko su šia mintimi ir manė, kad karbonatitai tėra sedimentiniai ksenolitai: uolienos gabalai, užkabinti per magmos judėjimą, bet nesusiformavę kartu. Karbonatitai sulaukė didelio dėmesio tik tada, kai veikiantis karbonatito vulkanas Ol Doinyo Lengai buvo atrastas 1960-aisiais. Dabar yra žinoma virš 500 karbonatitų radimviečių. Dauguma karbonatitų randami riftų aplinkose kaip rytų Afrikos riftas, bet dalis buvo rasti ir kalnų grandinėse.

Karbonatitų kilmė

Karbonatitų kilmė lieka ginčytinas klausimas. Tokie įrodymai kaip stroncio, neodimio ir švino izotopų pėdsakai, stabilių izotopų sudėtis, inertinės dujos ir fazių stabilumo eksperimentai rodo, kad jie yra susiformavę mantijoje ir beveik neužteršti migruodami per plutą. Labiausiai priimtas formavimosi mechanizmas yra silicio ir karbonatų magmos atsiskyrimas ir nesimaišymas tarpusavyje. Silicio magmos atsiskyrimas nuo karbonatų buvo pademonstruotas sintetiniuose eksperimentuose, kur parodyta, kad dauguma retųjų žemių elementų, niobio, urano, torio ir švino atsiskiria nuo silikatų magmos.

Karbonatitai gali suteikti naudingą informaciją apie mantijos kompoziciją, nes jų izotopinė sudėtis yra paveldėta iš mantijos šaltinio padedant aukštoms niobio ir samario koncentracijoms ir jie turi mažą klampumą, kuris padeda greitai kilti iki paviršiaus.

Dauguma vietų karbonatitai randami kartu su šarminėmis silikatinėmis uolienomis, bet tai vyksta ne visada. Dar daugiau problemų kyla, jei nerandama ir tipinių mineralų. Todėl sudėtinga atkurti visą atsiradimo istoriją. Tokiu atveju geocheminiai stebėjimai papildo stebėjimus. Yra priimta, kad karbonatitai turi savyje didžiausią proporciją LREE iš visų uolienų. Bendras kiekis sedimentinėse uolienose retai viršija 200 promilių, bet jų koncentracija yra nebūtinai tipinis bruožas visiems karbonatitams. Karbonatitų sudėtis stipriai tarpusavyje skiriasi retųjų žemių elementų kiekiu: jis gali svyruoti nuo 500 promilių iki virš 1 proc.

Fizikinės savybės

Kol skysta, karbonatitų magma turi neįprastas fizines savybes, kurios ją atskiria juos nuo šarminių silikatų magmų, su kuriomis dažnai kartu jos randamos. Taip pat daugelis retai sutinkamų elementų silikatinėse magmose stipriai migruoja į karbonatitus, kurie taip geriausiai savyje tirpina vandenį, halogenus žemės plutos slėgiuose palyginant su kitomis magmomis. Jie taip pat labai efektyvūs transporto agentai angliai iš mantijos į paviršių, išliekantys mobilūs neįprastai plačiame temperatūrų intervale ir jų takumas sustiprina sujungimus tarp mineralų grūdelių ribų, kur jie gali reaguoti su aplinkinėmis uolienomis ir praturtinti jas neįprastais elementais. Dauguma karbonatitų rodo nedviprasmišką kilmės pėdsaką iš gilios mantijos ir bet tikslus gylio limitas nėra žinomas.

Techo naujienos į Jūsų el. pašo dėžutę: