Le lave aa

Vengono chiamate con il termine hawaiiano aa quelle colate di lava la cui superficie è ricoperta da blocchi di lava con spigoli vivi (detti anche clinker) e con dimensioni fino ad un metro.

Sono colate meno fluide delle pahoehoe o per differenza di chimismo (più acide) o per una differenza di temperatura (meno calde). Una lava può essere molto fluida vicino alla bocca eruttiva e assumere le caratteristiche di un flusso aa solo con la distanza. Ovviamente, tranne che in alcune strutture a piccola scala, non si verifica il contrario. 

La velocità di queste colate è in genere di qualche metro all'ora e comunque inferiore a quella delle lave pahoehoe. Raramente, se non vicino alla bocca dove il canale di scorrimento è abbastanza stretto, le colate aa formano tubi entro i quali il magma scorre mantenendo alte temperature.

I blocchi che ricoprono la superficie delle colate aa sono in gran parte pezzi di crosta rigida che viene fratturata dal movimento del materiale caldo sottostante (autobrecciatura). La formazione della crosta fredda attraversa diversi stadi lungo il tragitto del flusso, condizionata dalle variazioni di temperatura e di viscosità della lava.

Vicino alla bocca, la temperatura è così alta che la lava ha un colore rosso-arancio, senza crosta superficiale. Dopo pochi metri, si forma una sottile crosta vetrosa, di colore grigio, ricoperta da filamenti e con strutture pahoehoe come corde e ondulazioni.

Entro un altro breve tratto, comincia a formarsi una superficie irrregolare con protrusioni di dimensioni decimetriche che danno alla colata l'aspetto irregolare di un cavolfiore (cauliflower aa). Le forme rotondeggianti sono ricoperte da strutture millimetriche, dette spine, tipiche delle lave aa con forma a cavolfiore.

Alcune spine si formano al contatto di frammenti ancora caldi che, urtandosi, tendono a legarsi fra loro, come se fossero appicicosi. In molti casi la crescita delle spine è legata alla formazione di cristalli nel magma.

Le spine sono di due tipi e si sviluppano a distanze diverse dal cratere: subito dopo la crosta pahoehoe a filamenti, si formano spine vetrose, appuntite e di colore nero (spine a stiletto), mentre a distanze maggiori diventano più grossolane e di colore rossastro (spine stubby). 

Dopo le strutture a cavolfiore si formano delle brecce con frammenti più grandi e meno spigolosi. Il tratto di colata ricoperto da brecce prende il nome di flusso brecciato (rubbly aa). I frammenti meno spigolosi derivano da altri formatisi in precedenza e abrasi dagli urti, ma nella maggior parte dei casi i blocchi si formano per autobrecciatura della crosta solida.

I blocchi del flusso brecciato presentano una superficie ricoperta di piccole sporgenze quasi angolari, simili a granelli di zucchero. Una decina di centimetri sotto la superficie, i blocchi possono essere immersi in una matrice fine formata da questi granelli, staccati dai frammenti soprastanti e caduti verso il basso.

La parte basale della colata, a contatto con il terreno, è più fredda di quella soprastante e avanza più lentamente. Per questo motivo, la zona superiore del fronte tende a sporgere, a frantumarsi e a far ricadere il detrito davanti alla massa che avanza e ai suoi lati.

La formazione di detrito e la sua caduta davanti al flusso continua per tutto il percorso della colata e la lava scorre costantemente sopra il proprio detrito. In flussi lenti il fenomeno si osserva facilmente, ma il processo è uguale anche in colate veloci. Il fronte di una colata aa è composto da materiale fuso in movimento e da pezzi di materiale solido che vengono trasportati. 

Sebbene la parte superiore del flusso si muova più velocemente di quella basale, il fronte assume, a causa del continuo franamento di materiale, un profilo arretrato con un angolo di circa 40° rispetto al margine inferiore della colata.

Talvolta frammisti al detrito si trovano grumi di materiale rotondeggianti, detti palle di lava accrezionali. Queste si formano per accrescimento intorno a un pezzo di crosta che rotola dai fianchi della colata, ne' più ne' meno come una palla di neve che rotola da un pendio innevato. Le loro dimensioni variano da alcuni centimetri ad alcuni metri.

Un flusso di lava aa compie gran parte del suo percorso del vulcano incanalato entro argini (levées) la cui forma, dimensione e struttura evolvono al progredire dell'eruzione. 

Gli argini sono detti massivi quando presentano la stessa stratificazione del flusso che scorre nel canale e sono, quindi, formati da due zone detritiche (la parte inferiore e quella superiore) e da una parte interna massiva.

Allo stato incandescente e con la superficie non ancora ricoperta da detriti, gli argini massivi vengono detti iniziali. Quando la crosta comincia a formarsi e a rompersi, vengono chiamati argini brecciosi (rubble levée).

Vicino alla bocca possono formarsi argini molto stretti, simili a pareti verticali, detti argini accrezionali (accretionary levées). Un argine massivo può modificarsi all'aumentare della prondità del canale e quando l'accumulo di detrito diventa molto consistente. Le brecce possono rotolare, fratturarsi ulteriormente e formare un argine detritico (debris levée).

Se l'emissione di lava aumenta, il flusso può traboccare lateralmente sopra l'argine, aumentandone lo spessore con strati di lava massiva alternati a livelli di brecce e formando un tipo di argine laterale, detto da straripamento (overflow levée). Ogni livello di lava massiva rappresenta un trabocco del flusso.

Quando l'emissione di lava diminuisce, il flusso si restringe e si formano argini multipli adiacenti, distinguibili perché fra l'uno e l'altro resta una depressione. La stessa cosa succede quando un flusso più stretto occupa un canale lasciato libero da una precedente colata. 

Talvolta gli argini multipli non sono simmetrici ai bordi del canale, ma uno dei due può incontrare un ostacolo, accumularsi irregolarmente o deviare. Può anche succedere che nel mezzo di un canale attivo si crei un argine centrale, per irregolarità del terreno o per un calo nell'afflusso di lava. Questo può svilupparsi fino a dividere il flusso e a costruire un nuovo canale di scorrimento.

Il movimento del fronte di una colata avviene spingendo in avanti i frammenti solidi e estrudendo tra il detrito pezzi di lava incandescente che possono avere la forma di strati soffici o di protrusioni viscose.

Gli strati soffici hanno spesso strutture pahoehoe e avanzano anche di alcuni metri, fino a che il fronte li riprende. Le protusioni viscose sono blocchi, anche di diversi metri, che si strappano e ricadono dal fronte. La caduta è accompagnata da cascate di granuli incandescenti che, al microscopio, appaiono di forma cubica.

Se una colata ha un fronte molto ampio, questo tende a dividersi in lobi. I lobi possono avanzare tutti con la stessa velocità oppure alcuni possono rallentare e fermarsi e il flusso si concentra in un fronte più stretto.

Un fronte può dividersi in lobi anche quando più flussi confluiscono in uno solo o per la rottura di un argine o quando la colata incontra un ostacolo e si divide per aggirarlo.

Una volta raffreddate, le colate aa possono essere divise, in senso verticale, in 3 strati. Lo strato superiore che comprende le strutture di superficie e una zona di lava massiva fratturata. Questo strato tende a crescere in spessore nel senso della corrente, passando da misure di centimetri a metri. La superficie cambia, con la distanza, da liscia con strutture pahoehoe e filamenti a detrito prodotto dall'autobrecciatura.

Il secondo strato comprende la parte centrale del flusso ed è formato da lava massiva spesso vescicolata dalle bolle di gas. Le bolle si formano mentre il flusso è in movimento e, pertanto, si presentano nella massa raffreddata con forme irregolari e distorte. Dal momento che il gas tende ad uscire dal magma, le bolle tendono a concentrarsi verso l'alto. 

Se una colata attraversa un terreno umido, si produce del vapore acqueo che può risalire all'interno del flusso formando delle bolle. Spesso, queste concentrazioni verticali di bolle sono curvate nella parte superiore in direzione del flusso.

Quando la base del flusso è già indurita, il vapore può forzare la lava con piccole esplosioni che formano aperture irregolari chiamate spiracoli. Difficilmente queste strutture risalgono fino a superare la parte massiva, ma in alcuni casi riescono anche a trasportare in superficie un getto di terra o fango, strappato dal terreno sottostante.

Il terzo strato si trova nella parte inferiore della colata e comprende la base irregolare della lava massiva e il deposito detritico sottostante, generalmente meno sviluppato di quello superiore.

Quando il detrito basale è completamente assente, si può pensare che sia stato fuso e inglobato dalla lava calda soprastante, ma esistono colate con spessori molto piccoli (e quindi con una quantità di calore insufficiente a rifondere il detrito solido) prive dello strato basale.

E' probabile che il detrito manchi quando il flusso avanza con velocità uniforme dalla base alla superficie. In questo modo la parte superiore non sporge rispetto a quella centrale e il detrito non cade davanti alla colata che avanza.