Pyroklaster

Pyroklaster (Pyros = ild, Klast = itubrækket)  er fragmenter der slynges ud fra en vulkan ved et eksplosivt vulkanudbrud.

Det kan dreje sig om

• Magma eller magmaelementer. Vil normalt være det klart dominerende element.
• Løsrevne vulkanske klippestykker fra sider af vulkanrøret.
• Løsrevne klippestykker fra den del af skorpen som magmaet er trængt op igennem. Det kan være såvel sedimentære som krystallinske bjergarter.

Udbrudsformer

Det pyroklastiske materiale kan forlade vulkanen på tre forskellige måder:

• Magmafragmenter kan slynges ud fra vulkankrateret og følge parabelformede baner. Materialet kan ende flere km fra krateret. Ofte vil fragmentet størkne på vejen gennem atmosfæren.
• Der kan ved en eksplosion i vulkanen dannes en udbrudssøjle bestående af gas og pyroklastiske elementer af forskellig størrelse. Denne udbrudsøjle kan nå kortere eller længere op i atmosfæren/stratosfæren, inden den spreder sig ud. De faste partikler (tephra) vil herefter begynde at dale ned på jordoverfladen, hvor der aflejres i et jævnt lag med tilbøjelighed til lagdeling. Disse aflejringer vil selvfølgelig kunne dække et langt større areal end det direkte udspyede materiale.
• Endelig kan det pyroklastiske materiale brede sig lavineagtigt ned ad vulkanens sider i form af en pyroklastisk strøm (se mere nedenfor). Aflejringerne bliver mere kaotiske og vil tendere til at holde sig til lavereliggende områder. Konsoliderede aflejringer fra pyroklastiske strømme kaldes ignimbritter.

Pyroklastiske bjergarter

Når det pyroklastiske materiale er aflejret, vil det ofte konsolideres og blive til faste bjergarter. Hvis temperaturen er tilstrækkelig høj, kan det ske umiddelbart ved sammensvejsning af bestanddelene. Alternativt kan kornene senere kittes sammen ved diageniske processer på samme både som fx. sandsten dannes.

Pyroklastiske bjergarter kan inddeles ud fra størrelsen af enkeltelementer og hvor stor en tilblanding der er senere sket med epiklastisk materiale (klaster dannet ved nedbrydning af magmatiske og metamorfe bjergarter). Bjergarter som helt overvejende består af pyroklaster kaldes tuf. Bjergarter hvor der er nogenlunde lige store mængder pyroklastiske og epiklastiske elementer kaldes tuffitter.

Pyroklastisk strøm

En pyroklastisk strøm består af en lavinesky af vulkanske gasser og fast og flydende vulkansk materiale i forskellige størrelser. Skyen er tungere end den omkringliggende luft og derfor trækkes den ned ad vulkanskråningen og videre ud i landskabet. På grund af specielle forhold inde i skyen er friktionen mellem skyen og underlaget og også friktionen mellem enkeltelementerne inde i skyen stort set ophævet. Det betyder, at den kan bevæge sig meget hurtigt og langt uden at blive bremset. Der er målt hastigheder helt op til 700 km/time og temperaturer op til 1000°C, men oftest er værdierne noget lavere.

Pyroklastiske strømme kan opstå på flere måder, hvoraf to principielt forskellige måder er væsentlige:

• Langt de fleste opstår ved kollaps af materiale omkring et vulkankrater. Det kan udløses af en eksplosion inde i kraterrøret hvorved magma blandet med dele af vulkankeglen sendes ud siden og blandes med forhåndenværende materiale på vej ned ad vulkanen. Det kan også ske ved at vulkanens opbygning efterhånden er blevet ustabil, så dele af vulkankeglen ”får overbalance” og blandet med friske magmaelementer starter lavinen. Denne type er ret almindelig og fører til aflejringer af forholdsvis begrænset størrelse.
• En anden og meget sjældnere årsag til at der opstår pyroklastiske strømme er sværere at forstå. De opstår i forbindelse med meget kraftige vulkanudbrud, som fx. pliniske (Vesuv 79). Ved sådanne udbrud er der en kraftigt opadstigende strøm af gasser og pimpsten mm fra vulkankrateret (udbrudssøjle). Denne strøm kan nå meget højt op i atmosfæren inden den mister pusten og flader ud. Under visse omstændigheder kan der ske det, at opdriften i søjlen bliver utilstrækkelig og alt materialet styrter mod jorden og videre ned ad vulkanskråningen og ud i det stakkels landskab. Da nogle af disse vulkanudbrud er ufatteligt store, kan pyroklastiske strømme fra sådanne begivenheder føre til at meget store områder dækkes af vulkansk (pyroklastisk) materiale. Denne type vulkanudbrud er typisk forbundet med calderadannelse.

I den nederste del af en pyroklastiske strøm er faste partikler dominerende, mens de øvre dele overvejende består af gasser og støv.

Det har været længe opfattelsen, at en pyroklastisk strøm bevægede sig som en helhed, og at den også lagde sig til hvile som sådan. Herved ville vægten af det ovenover liggede materiale presse de dybereliggende lag sammen, så pimpsten blev til de langstrakte linser, som er typiske for mange ignimbritter (eutaxitisk tekstur). I overensstemmelse hermed er strøkorn i ignimbritter tilfældigt lejret (altså ikke parallelle).

Imidlertid synes opfattelsen at ændre sig i retning af, at aflejringer fra en pyroklastisk strøm sker gradvist, således at de nederste dele aflejres først. Herved vil ændringer i strømmens sammensætning, hastighed og retning kunne afspejles i variationer i ignimbritlagets udseende afhængig af hvor dybt man befinder sig. Det synes også sikkert at temperaturen ofte er så høj, at det pyroklastiske materiale kan svejses sammen og flyde videre som en lavastrøm (rheoignimbritter). Dette vil kunne vise sig ved flydemønstre i grundmassen og evt. også ved en vis parallelisering af strøkorn.

Ignimbritter

Ignimbritter er bjergarter der dannes når indholdet af en pyroklastisk strøm afsættes oven på den eksisterende jordoverflade. Ignimbritter placerer sig således som en mellemting mellem magmabjergarter og sedimentære bjergarter. Indholdet er overvejende magmatisk materiale, men der kan være varierende mængder af brudstykker af andre bjergarter (xenolither), som er revet med dels fra væggene inde i vulkanen og dels fra jordoverfladen, når den pyroklastiske strøm hvirvler ned over landskabet. Når/hvis dette vulkanske materiale konsolideres var vi så fået den bjergart, vi kalder en ignimbrit.

En ignimbrit er altså defineret ud fra den måde, hvorpå den er dannet. Når man tager det i betragtning er det ikke underligt at ignimbritter kan have meget forskellige fremtoninger. Hvis bestanddelene i den pyroklastiske strøm er tilstrækkeligt varme til at de kan smelte sammen får vi en svejset ignimbrit, som typisk vil være en tæt, glat, flintagtig bjergart med muslet brud. Hvis der er tilstrækkelig fremdrift i den pyroklastiske strøm efter at bestanddelene er smeltat sammen kan der opstå flydemønstre, som kan være af turbulent karakter. Vi har at gøre med en rheoignimbrit. Hvis hovedparten udgøres af eksploderet magma vil slutprodiktet typisk være en porfyrrisk bjergart med glasagtig grundmasse - en vitrofyr. His der indgår pimpsten vil disse typisk trykket sammen og trukket ud til parallelle slirer - såkaldt eutaksitisk tekstur. Når tiden går vil der ske en afglasning af grundmassen. Det kan ske i form af radiær krystalvækst med udgangspunkt i eksisterende krystalfragmenter: sfærulitter. Afglasning kan også ses som strøg med grovere, kornet struktur end den omkringliggende grundmasse (ses ofte i Bredvadporfyr).

Lad os se på nogle eksempler:

Blybergignimbrit fra Dalarna - SJ-013 - 15,5 cm - Korsør Nordstrand	Her ser vi en sten, som har mange af de træk, vi forbinder med en ignimbrit: Eutaxitisk tekstur. Det betyder, at der er parallelle , letbølgede slirer af komprimeret pimpsten, de såkaldte ”fiammes”. Den har også strøkorn, dvs. krystaller, som var udkrystalliseret i magmaen inden udbruddet. Der er ingen eller få fragmenter af andre bjergarter (xenolither). Hvis man forsøger at kløve stenen, vil man opdage, at den er sej og har et flintagtigt brud. Det er en ignimbrit, som er svejset sammen primært (en: welded ignimbrite/welded tuf). Den stammer formentlig fra en pyroklastisk strøm opstået i forbindelse med kollaps af en udbrudssøjle og calderadannelse.
Albitfelsitporfyr fra Den Botniske Bugt - AA-027 - 13 cm - Vårdö	Denne sten ligner en ganske almindelig porfyr. Den har strøkorn som nr 1, men ingen fiammes. Den har samme flintagtige brud som nr. 1. Den stammer formentlig også fra en type 2 pyroklastisk strøm, hvor pimpstenindholdet blot har værret mindre, eller slirerne er udtværet ved flydebevægelser i strømmen sidst i forløbet.
Såvald-Dysberg-ignimbrit fra Dalarna - ÆR-034 - 10,5 cm - Marstal Bugt	En typisk rheoignimbrit, hvor områder af grundmassen med forskellig sammensætning er vredet ind i hinanden pga. turbulent flydebevægelse efter at bestanddelene er svejset sammen til en lavalignende masse.
Särnakvartsporfyr - ÆR-132 - 9,5 cm - Marstal Bugt, Ærø	Også denne meget strøkornsrige er af ignimbritisk oprindelse. Det ses bl. a. på at næsten alle strøkorn er anhedrale (har kun få intakte krystalflader. Det skyldes at krystallerne har fluidholdige inklusioner, som udvider sig i forbindelse med det pludselige trykfald, og dermed sprænger krystallerne i mindre fragmenter. Alt efter hvornår i forløbet fragmenteringen sker, kan fragmenterne ligge langt fra hinanden eller så tæt på hinanden, at man kan fornemme krystallens oprindelige form. Dette fænomen ses undertiden fejlagtigt beskrevet som korrosion. Fragmentering af strøkorn i dette omfang ses ikke i lavabjergarter.
Ignimbritisk Ålandskvartsporfyr - FY-037 - 21 cm - Flyvesandet	Overordentlig strøkornsrig kvartsporfyr med brun, mikroporfyrisk grundmasse. Blegrøde kalifeldspatstrøkorn fra knappenålshovedstørrelse til flere cm. Bortset fra de mindste udviser strøkornene mange hæmatitimprægnerede brudlinier. Kvartsstrøkorn fra knappenålshovedstørrelse til 8 mm. Mørke- til mellemgrå, de største tydeligt korroderede. De mindste ofte omgivet af lysebrun "reaktionsrand" som man ser ved bl. a. brun Østersøkvartsporfyr. Fragmenteringen af strøkornene og reaktionsringene viser den ignimbritiske oprindelse.
Sfærulitporfyr fra Nordsverige - HI-337 - 6 cm - Næsby Dale	På grund af den hurtige afkøling vil grundmassen mellem strøkornene i en ignimbrit ofte bestå af glas - bjergerten kan kaldes en vitrofyr. Glas er ustabilt ved normal temperatur og der vil ske en langsom afglasning. Dette kan vise sig som sfærulitter, hvor der - som regel med udgangspunkt i et strøkorn af kvarts, feldspat eller mørke mineraler - kommer en krystallisering, der breder sig radialt ud fra centrum.
Bredvadporfyr - NV-023 - 7 cm - Klim Strand	Her ses et skråt forløbende strøg med grovere mere kornet materiale dannet ved afglasning af den oprindelige grundmasse.
Osloignimbrit - NO-022 - 5,5 cm - Tofte, Hurum	Denne ignimbrit består af kantede og afrundede fragmenter af forskellige bjerarter (xenolither) i en kornet/tæt grundmasse. Der er utallige mørke pimpstensslirer fra 2 cm ned til mikroskopisk størrelse. De er orienterede i forskellige retninger, hvilket viser at der har været turbulente strømninger i ignimbritmassen efter aflejringen, og at bestanddelene har været varme nok til, at der er sket en i hvert fald delvis sammensvejsning af askepartiklerne. Xenolitherne består overvejende af mørke basaltiske bjergarter, men der er også lysere rødbrune fragmenter. Mange er omgivet af en lys reaktionsrand. Ved nærmere eftersyn ses en del små rødlige fragmenter, som kan være strøkorn, men formentlig blot er små xenolither. Den er ikke så sej og kompakt som Blybergignimbritten, hvilket bl. a. viser sig ved, at den er vandsugende. Den stammer formentlig fra en pyroklastisk strøm af type 1.
Rhombeporfyrignimbrit - VE-402 - 13 cm - Gyldendal	Kantede og afrundede fragmenter af forskellige bjergarter gennemstrømmet af en brunrød, ignimbritisk grundmasse, som er fyldt med sandkornstore kantede fragmenter. De store fragmenter måler op til 6 cm og består især af rhombeporfyrer, men der er også rhyolit og basaltlignende elementer. Vi har altså at gøre med en bjergart, som ud over primært pyroklastisk materiale også indeholder fragmenter fra vulkanens sider og formentlig andre epiklastiske elementer. Det hele er sidenhen kittet sammen ved diagenetiske processer. Da denne type jo unægteligt adskiller sig en del fra mange af det vi typisk forstår ved en ignimbrit, vil man ofte anvende betegnelsen "ash and flow deposit"