Le lave a cuscino (pillow lavas)

Le lave a cuscino (pillow) sono blocchi rotondeggianti, con dimensioni che variano da pochi centimetri fino a qualche metro, che si formano durante le eruzioni basaltiche sottomarine, in gran parte localizzate lungo le dorsali oceaniche. Si tratta delle rocce vulcaniche più abbondanti eruttate sulla terra.

Le strutture rotonde si formano perché l'eruzione avviene sotto un grosso spessore di acqua. La lava emessa sott'acqua non riesce a formare una colata, come avviene in gran parte delle eruzioni sabaeree di magmi basaltici, ma si contrae e si raffredda in blocchi più o meno grandi che rotolano dalla dorsale. 

Nei fondali oceanici le lave a cuscino si trovano spesso insieme a strati di lave massive, sia lungo le dorsali oceaniche, sia in corrispondenza di vulcani sottomarini isolati (seamount). Le lave massive si formano probabilmente quando l'emissione di lava è così abbondante da poter vincere la contrazione causata dall'acqua e riesce a formare un colata vera e propria.

Il rapido raffreddamento della lava forma una crosta vetrosa che ricopre il pillow. La parte interna resta calda e preme sulla crosta fino a che questa si rompe. Il getto di lava che ne esce raffredda a sua volta rapidamente nella parte esterna, mentre all'interno resta calda e può nuovamente rompere la crosta. Il processo si ripete fino a che il nucleo caldo riesce a forzare la parte solida, come nella propagazione delle digitazioni delle lave pahoehoe subaeree. 

Tra un getto di lava e il successivo si forma un penduncolo, la cui posizione indica la direzione della colata. La forma dei pillow è a volte così appiattita da sembrare simile a lingue di lave pahoehoe, ma in genere i blocchi si presentano con il lato superiore convesso e quello inferiore concavo verso l'alto.

Questa deformazione avviene quando i massi ancora non completamente freddi si accumulano ai piedi della dorsale da cui rotolano. La base di ogni pillow si adatta alla forma rotonda di quello che gli sta sotto, fino a formare delle appendici che si incuneano e occupano gli spazi tra i blocchi sottostanti. 

In alcuni casi, non frequenti, tra un masso e l'altro non esistono penduncoli e l'accumulo è formato da blocchi indipendenti. Questo può verificarsi quando vicino alla bocca eruttiva riesce a formarsi una colata e i blocchi rotolano dal fronte singolarmente.

Esistono accumuli di elementi singoli che sono stati interpretati come il risultato di violente eruzioni sottomarine di lava molto fluida, con fontane di lava e lanci di brandelli di magma incandescente nell'acqua. Il raffreddamendo del materiale che ricade dalla fontana lavica avrebbe prodotto l'accumulo di masse tondeggianti, del tutto simili alle lave a cuscino.

All'interno di ogni pillow la lava resta fluida per un tempo abbastanza lungo, tanto che alla base di alcuni massi si sono trovati accumuli di cristalli di olivina. L'olivina è uno tra i primi minerali a cristallizzare quando si abbassa la temperatura di un magma. Essendo i cristalli più pesanti del fuso in cui si formano, se ne hanno il tempo, cadono verso il basso.

Nel corso del raffreddamento, la lava si contrae e si frattura. Le fratture si estendono dalla superficie verso il centro del pillow. La superficie può essere segnata anche da fratture causate dal rigonfiamento per l'espansione delle bolle dei gas che tendono a uscire dal blocco in tutte le direzioni. Il gas che non riesce ad arrivare alla superficie del pillow, forma delle bolle allineate su superfici sferiche, concentriche rispetto al nucleo centrale. 

Il rapido raffreddamento che forma la crosta esterna, insieme a quello più lento che contrae e frattura la parte interna, rendono fragile l'intera struttura. Quando i pillow rotolano dal pendio, possono andare in pezzi e formare accumuli di materiali vetrosi, detti ialoclastiti, insieme a pillow interi e a blocchi di lava.

I frammenti di vetro delle ialoclastiti sono diversi da quelli che formano le ceneri delle eruzioni vulcaniche subaeree. Le ceneri vetrose derivano dalla frammentazione del magma ad opera delle bolle di gas che si espandono ed esplodono e, quindi, presentano superfici curve.

I vetri delle eruzioni sottomarine sono invece frammenti angolari e piatti che derivano dalla esfoliazione della superficie di un flusso per contrazioni da raffreddamento rapido e per rottura della crosta negli urti tra i blocchi. In Italia, depositi di ialoclastiti associati a pillow sono presenti a Acicastello (Sicilia).

Esistono anche colate di lava sottomarine non basaltiche, poco studiate sia per la loro rarità che per la difficoltà di accesso. Un esempio di lave riolitiche emesse in ambiente sottomarino di acque poco profonde è riconosciuto nei prodotti affioranti sull'Isola di Ponza.

In superficie esistono affioramenti di lave a cuscino provenienti da antiche dorsali trascinate dai movimenti delle placche litosferiche sulla terraferma. Nei flussi antichi, il profilo esterno dei massi può essere utilizzato per riconoscere se la posizione è quella originaria o se sono stati rovesciati da eventi tettonici.