Кульова лава (подушкова лава, ґлобулярна лава, піллоу-лава) — лава, що застигла у вигляді подушковидних тіл (має кульову або подушкоподібну окремість). Утворюється при підводних та підлідних виверженнях (особливо при невеликій швидкості виливу). Ймовірно, найпоширеніший тип застиглої лави на Землі.
Розмір, форма та будова «подушок» дуже різноманітні. Вони можуть нагадувати амеб, буханки, короваї, балони, матраци, кулі, плоско-опуклі лінзи і зазвичай сполучені перемичками, утворюючи ланцюжки та нагромадження. Розмір «подушок» найчастіше лежить у межах від десятків сантиметрів до кількох метрів. Характерні ознаки подушкової лави — темна склувата кірка, вкрита борозенками, розколювання за радіальними тріщинами та схильність до утворення нагромаджень з крутими схилами.
Утворення
Поява
Своєрідна форма кульової лави — наслідок її застигання під водою. По-перше, у воді сила тяжіння частково скомпенсована силою Архімеда і не так сильно розплющує потік лави. По-друге, у воді цей потік швидко охолоджується і вкривається твердою кіркою, яка не дає йому злитися з іншими потоками. Незабаром натиск лави може проломити цю кірку, і тоді з пролому видавлюється нова «подушка» — іноді з'єднана з материнською лише вузькою шийкою. Так можуть виникати розгалужені та переплетені ланцюжки «подушок».
Появі «подушок» сприяє низька швидкість виливу лави, помірно висока її в'язкість та малий похил місцевості. В інших умовах лава застигає у вигляді суцільних покривів або лопатеподібних потоків. При збільшенні швидкості виливу, похилу поверхні, а також при зменшенні в'язкості «подушки» змінюються більш плоскими формами. Підвищення в'язкості і, за деякими даними, швидкості виливу сприяє зміні звичайних «подушок» «мегаподушками» або суцільними масами лави. Всі ці форми можуть з'являтися при одному і тому ж виверженні: з віддаленням від джерела лави (вбік або вгору) суцільні маси зазвичай змінюються «мегаподушками», а далі — звичайними «подушками».
Ріст Нова «подушка» може вирости всього за кілька секунд, але великі екземпляри іноді продовжують рости годинами або навіть днями. Зростання можливе до тих пір, поки зовнішній шар «подушки» не стає занадто міцним. Найменші екземпляри можуть встигнути вирости ще до появи твердої кірки, а великі збільшуються за рахунок її розтріскування. При цьому виступаюча назовні лава швидко (на порядок швидше, ніж на повітрі) застигає та приростає до країв тріщини (до одного або до обох). Але напір лави розсуває ці краї і може підтримувати тріщину активною до кількох хвилин. При цьому її ширина лишається приблизно постійною: розсув компенсується наростанням нової кірки. За вимірами, зробленим біля Гавайських островів, кірка «подушок» може розсуватися зі швидкістю від 0,05 до , а ширина активних тріщин лежить найчастіше у межах .
На поверхні лави, що виливається в воду, одразу утворюється досить міцний охолоджений шар, який справляє враження еластичної «шкіри», що не дає лаві розтікатися. Доки натиск лави достатньо великий, ця оболонка рівномірно розтягується, а пізніше перетворюється на жорстку кірку.
Через дуже високу температуру рідкої лави її оточує плівка водяної пари, яка сильно вповільнює охолодження (ефект Лейденфроста). За деякими даними, при цьому вода потрапляє в поверхневий шар лави і суттєво знижує її в'язкість.
Схлопування Іноді новоутворені «подушки» різко стискаються, зменшуючи свій об'єм на . Після цього вони можуть продовжити ріст, і так може повторюватися кілька разів з інтервалами порядку 5 секунд. Ці «вибухи всередину» створюють різкі стрибки тиску, які можуть бути болючими для нирців на відстанях до 3 метрів. Кірка «подушки» при цьому частково руйнується, і частина уламків відлітає геть, а частина, ймовірно, занурюється під поверхню лави. За однією з версій, саме цим пояснюється те, що кірка «подушок» іноді буває в деяких місцях багатошаровою.
Причина цього явища — виділення з лави газів (зокрема, водяної пари), які утворюють всередині неї пухирі. При охолодженні пар конденсується і тиск в пухирях падає. Крім того, тиск всередині «подушки» може знижуватися через витікання лави в сусідні екземпляри. Коли внутрішній тиск стає замалим для протистояння зовнішньому, останній ламає стінку «подушки». Схлопування властиве великим екземплярам, що сформувалися на невеликій глибині (до ; глибше газові пухирі майже не утворюються через високий тиск). Найчастіше схлопуются щойно утворені «подушки» — з віком у кілька секунд та товщиною кірки . Тонша оболонка ламається занадто легко та непомітно, а більш товста зазвичай не ламається зовсім.
Укладання
«Подушки» можуть відбруньковуватися як від інших «подушок», так і від суцільної маси лави, і часто дають початок одній або кільком новим «подушкам». Укладатися вони можуть досить щільно: іноді проміжки займають лише кілька відсотків об'єму. Вкривати дно рівним шаром «подушки» не схильні: виростаючи одна на одній, вони утворюють численні нагромадження висотою в кілька метрів, а нерідко й круті гірки або хребти висотою в десятки метрів. Є «подушки» і в складі великих підводних гір.
На дні океанів часто трапляються конічні купи «подушок» висотою — «стоги» (). Такі гірки та хребти бувають розташовані ланцюжками — можливо, тому, що лава, що їх живить, надходить по довгим тріщинах. Іноді висота нагромаджень «подушок» сягає . Ці пагорби, відомі як «подушкові вулкани» (), виявлені і в океані (на осі Серединно-Атлантичного хребта), і на континентах (у складі піднятих туди фрагментів океанічної кори — офіолітів). Двохсотметрової товщини сягають і шари «подушок» у складі підводних гір.
Крім того, подушкова лава входить до складу нагромаджень іншого типу. Це скупчення «подушок» і їх фрагментів, які розростаються в сторони від місць вивержень та спереду обриваються крутим схилом. Лава тече в верхніх шарах таких утворень; на передньому краї вона стікає вниз і утворює звисаючі «подушки».
Шари застиглої лави можуть складатися з «подушок» і цілком, і частково. Шари з подушковою окремістю можуть переходити в суцільні покриви та перемежовуватися з ними, а також з відкладеннями гіалокластиту.
Якщо «подушки» формуються на крутому схилі, вони можуть відриватися одна від одної, скочуватися вниз, оббиваючи по дорозі кірку, і скупчуватися там упереміш з її уламками.
Руйнування
Кульова лава досить крихка, оскільки при різкому охолодженні в ній з'являється багато тріщин. Ще при застиганні її кірка частково руйнується, внаслідок чого виникають відкладення гіалокластиту. «Подушки», що скотилися зі схилу вулкана, можуть перетворитися на дрібні уламки великою частиною або навіть цілком; шари цих уламків місцями сягають багатометрової товщини.
Хоча «подушки» складаються з концентричних шарів, розколюються вони зазвичай не на шари, а на радіально спрямовані призми або пірамідки. Це пояснюється радіальним напрямком тріщин, що виникають при охолодженні. Великі екземпляри можуть розпадатися на довгі багатогранні стовпчики товщиною порядку , які тягнуться від центру назовні. Це відбувається через повільне охолодження, яке дає правильний візерунок тріщин. Але поверхнева та центральна зона «подушок» при цьому розколюються не на правильні стовпчики, а на шматки неправильної форми або концентричні шари. За концентричними тріщинами іноді розпадаються й інші «подушки», в тому числі «параподушки». Це відбувається через численні газові бульбашки, зібрані в концентричні шари. Ці шари і є слабкими місцями.
Буває, що стінка ще не застиглої «подушки» ламається зсередини — лава продавлює її і витікає назовні, залишаючи порожню кірку. Якщо таке відбувається з «подушкою», що розташована на обриві, лава, що з неї витікає, може утворювати тонкі звисаючі шнури довжиною до кількох метрів.
При розтріскуванні щойно застиглої великої «подушки» можуть утворюватися «псевдоподушки» (див. нижче).
Будова
Розмір та форма Розмір типових «подушок» — , але трапляються екземпляри величиною від декількох десятків сантиметрів до кількох метрів. Тіла більшого розміру — «мегаподушки» — лежать на межі між звичайними «подушками» та суцільними покривами. іноді «мегаподушками» називають навіть тіла розміром і більше. Нижню частину діапазону розмірів «подушок» займають тіла розміром , які часто відбруньковуються від типових «подушок» і відрізняються від них гладкою поверхнею.
«Подушки» мають округлу або витягнуту форму: їх ширина ненабагато більше висоти, а довжина може бути істотно більше ширини. Верхній бік «подушок» опуклий, а нижній відображає форму нерівностей дна (у тому числі інших «подушок») і буває різним. Описуючи форму «подушок», їх порівнюють з хлібинами, балонами, матрацами, кулями, амебами та плоско-опуклими лінзами. На відслоненнях нагромаджень вони нагадують власне подушки. Чим вони менші, тим ближче їх форма до кулі. Трапляються проміжні варіанти між подушковою лавою, лавовими покривами та лопатеподібними потоками (ці форми утворюють неперервний ряд).
«Подушка» виходить тим більшою, чим вище в'язкість і, за деякими даними, швидкість виливу лави. Але при занадто великих чи малих значеннях цих параметрів «подушки» не утворюються взагалі. На їх морфологію впливає і похил дна: на крутих схилах зростаючі «подушки» витягуються вниз і розгалужуються. Їх середній розмір там менше звичайного, оскільки вони часто відриваються від джерела лави і припиняють ріст. Для горизонтальної поверхні характерні більш округлі та великі екземпляри.
Зазвичай «подушки» з'єднані більш-менш товстими перемичками, утворюючи ланцюжки та нагромадження. Поодинокі екземпляри рідкісні (крім випадків утворення на крутому схилі, де вони можуть відриватися один від одного під дією сили тяжіння). Нові «подушки» відбруньковуються від старих з усіх боків, навіть згори. Часто на поверхні «подушок» виростають міні-«подушки» — вирости розміром з гладкою поверхнею. Вони можуть оточувати «подушку» з боків або навіть вкривати більшу частину її поверхні.
Рельєф поверхні
Зазвичай «подушки» вкриті численними паралельними борозенками. Деякі з них тягнуться вздовж ланцюжка «подушок», а деякі — впоперек. Іноді присутні і ті й інші, вкриваючи «подушку» прямокутною сіткою. Відстань між сусідніми борозенками зазвичай становить , а їх глибина — приблизно уп'ятеро менше. Ці борозенки з'являються з кількох причин, і сильно відрізняються не лише напрямком, а й формою.
Борозенки, витягнуті уздовж ланцюжка «подушок» (принаймні, деякі), — це сліди, видавлені на дочірній «подушці» нерівностями країв пролому в материнській. Такі борозенки перпендикулярні краю цього пролому. Крім того, при наростанні нової поверхні на ній з'являються і сліди, паралельні її краю. Вони виникають, зокрема, через нерівномірності росту. Якщо ріст відбувається по обидва боки тріщини в кірці, такі сліди розташовані симетрично по обидва її боки. Поверхня багатою ними «подушки» нагадує пральну дошку. При швидкому розкритті тріщини (порядку ) утворюються переважно борозенки, перпендикулярні її краю, а при повільному (порядку ) — паралельні. При середній швидкості з'являються і ті й інші.
Поверхня маленьких () відростків «подушок» гладка. Це наслідок їх дуже швидкого утворення: відросток досягає максимального розміру ще до застигання кірки, і її розтягнення йде рівномірно. Можливо, деякий внесок у згладжування поверхні вносить і сила поверхневого натягу розплаву.
Багатошарова кірка Іноді на зламі «подушок» видно шматки кірки, занурені вглиб. Вони паралельні поверхні «подушки», а зовнішня кірка над ними завжди пошкоджена (хоча пролом може бути менше зануреного фрагмента). Таких шарів кірки, розташованих один під одним, може бути декілька. Зазвичай їх не більше , але спостерігали і 13. Багатошаровість охоплює не всю кірку, а лише окремі ділянки. Розмір зануреного шматка може перевищувати метр (в «подушках» розміром декілька метрів) Багатошаровою може бути навіть дуже товста кірка (з товщиною одного шару ); у таких випадках спостерігали до 5 шарів.