025 4

24

Zawartość gazów w skatach, % obj. (White i Warning, 1963)

Nazwy skał i ich lokalizacja	H20	C02	CO	s,
Obsydian, Kalifornia	88,386	1,402	0,705	0,367
Obsydian, Kalifornia	89,246	0,179	0,073	0,000
Ryolit, Japonia	63,000	25,900	—
Andezyt, Mont Pelce	82,525	10,109	2,007	0,422
Bazalt, Kilauea	80,834	11,757	0,148	1,662
Granit, Stone Mountain	90,512	1,965	0,081	0,268
Granit, North Jay	79,599	4,236	0,536	0,159

Próbki gazów pobierano w pobliżu źródeł erupcji wulkanów, z fumarol na językach lawowych lub otrzymywano je przez ogrzewanie w próżni szkliwa wulkanicznego. Nie można podać jakiegoś przeciętnego składu gazów wulkanicznych. Tym bardziej nie jesteśmy w stanie odnieść składu chemicznego gazów do składu chemicznego magmy. Przypuszcza się jednak, że magmy o różnym składzie różnią się między sobą proporcjami składników lotnych (tab. 1.6). Proporcje te zmieniają się w czasie stygnięcia gazu. Jeżeli nastąpi oddzielenie się gazu od magmy i gaz reaguje ze skałami otoczenia w czasie swojej wędrówki do powierzchni Ziemi, to nie tylko zmieniają się proporcje składników gazu, ale również następuje wymiana składników między gazem i otoczeniem skalnym. Pewne składniki zostają doprowadzone do gazu, inne odprowadzone. Przypuszcza się, że gaz emitowany podczas wczesnych stadiów erupcji różni się wyraźnie od gazu wydostającego się z opróżnionego zbiornika magmowego. Za powyższym przemawia słabnąca eksplozywność wulkanów w miarę rozwoju erupcji. W tym czasie zmienia się również często skład lawy. Skład gazu pobranego u źródła erupcji wulkanu może się również różnić od składu gazu pobranego z fumaroli wylewu lawowego w pewnym oddaleniu od wulkanu. Gazy ulegają również zanieczyszczaniu przez gazy atmosfery. Wiele gazów zawiera N₂, Ar i O_z, które uważa się za domieszki atmosferyczne.

Przy podawaniu wyników analiz chemicznych gazów oddzielnie przedstawia się zawartość H₂0, Ar, N₂ i 0₂ w każdej analizie, pozostałe składniki, nazywane gazami „aktywnymi”, przelicza się na 100 procent. W tabeli 1.7 podano serię analiz gazów wulkanicznych pobranych z fumaroli ekstruzyjnej kopuły dacytu hiperstenowego wulkanu Usu w Japonii z lat 1944—1945. Głównym składnikiem gazów jest woda. Spośród gazów „aktywnych” na pierwsze miejsce wysuwa się C0₂. Następne miejsca w kolejności zajmują: H₂, HCI, HF, H₂S i SO,, a CH₄, NH₃ i P₊O₁₀ występują w niewielkich ilościach. S0₂ pojawia się w większych ilościach w wyższej temperaturze, w niższej dominuje H₂S.

Tabela 1.6

			Ar	Cl2		Objętość gazu na gram skały (cm^3 • g~>)
	0,101	2,897	0,000	2,965	3,163	1,19
	0,501	3,897	0,002	1,820	7,795	1,45
	—	11,100	—	—		0,36
	0,252	0,854	0,008	0,387	3,317	4,8
	0,376	0,280	ślady	1,334	3,609	6,9
	4,823	0,334	0,007	0,007	1,970	34,2
	11,603	1,228	0,024	0,051	2,563	29,4

Wśród fumarolowych sublimatów istotną rolę odgrywają NaCl, KC1 i NH₄CI razem z fluorkami i siarczanami Na, K, Mg i Fe. W wulkanach Ameryki Środkowej stwierdzono, że fumarole położone w pobliżu głównego źródła erupcji są bogate w siarczany, a fumarole usytuowane na potokach lawowych są bogate w Cl.

Mac Donald (1963) obliczył ilość gazu uwolnionego w erupcyjnej chmurze (w odniesieniu do wydostającej się lawy) dwóch różnych erupcji. Z obliczeń tych wynika, że zawartość gazu w czasie pierwszych godzin erupcji Mauna Loa z 1944 roku wynosiła około 0,9% wag. W późniejszych stadiach zawartość gazu spadła do 0,5%. Natomiast gaz uwolniony podczas pierwszych godzin erupcji wulkanu Kilauea z 1952 roku stanowił około 2,1% magmy osiągającej powierzchnię Ziemi. Później zawartość gazu spadła do około 0,12%. Powyższe dane odnoszą się tylko do części gazu zawartego w erupcyjnej chmurze. W celu uzyskania całkowitej zawartości gazu w magmie osiągającej powierzchnię Ziemi trzeba dodać do tych wartości gaz zatrzymany w pęcherzykach i uwolniony z lawy w czasie jej płynięcia i zestalania się. Dodanie gazu zatrzymanego w skale spowodowało wzrost zawartości gazu o około 0,1—0,2%. W ten sposób zawartość gazu we wznoszącej się magmie wynosiłaby przypuszczalnie 1—2,5% w czasie wczesnej i 0,2—0,7% podczas późniejszej fazy erupcyjnej. Pierwsza wartość jest bliska maksymalnej zawartości (2—3%) podanej przez Daly’ego (1944), a druga zbliża się do wartości 0,5% przyjętej przez Bowena za prawdopodobną zawartość składników lotnych w magmie bazaltowej. Przeciętna zawartość gazu w magmie zbliża się zdaniem Mac Donalda bardziej do 0,5 niż do 2%.

1.3.2. Dwutlenek węgla

C0₂ jest dominującym składnikiem gazów „aktywnych”, chociaż niekiedy (wulkany Kamczatki) w większej ilości występuje CO. Rozpuszczalność