Núi lửa trên Io
Thành phần

Việc phân tích các hình ảnh của Voyager đã dẫn các nhà khoa học đến kết luận rằng những dòng dung nham trên Io bao gồm chủ yếu là các dạng thù hình của nguyên tố lưu huỳnh nóng chảy. Màu sắc ở các dòng dung nham tương tự màu của các dạng thù hình của lưu huỳnh. Sự khác biệt về màu và độ sáng của dung nham phụ thuộc vào nhiệt độ của lưu huỳnh đa nguyên tử và cách sắp xếp và liên kết của các nguyên tử. Một phân tích về hình ảnh các dòng chảy tỏa ra từ Ra Patera cho thấy các vật liệu có nhiều màu sắc khác nhau, tất cả đều có liên hệ với lưu huỳnh lỏng, ở những khoảng cách khác nhau đến lỗ phun: vật chất có suất phản chiếu thấp nằm gần lỗ phun với nhiệt độ 525 K (252 °C; 485 °F), vật liệu màu đỏ nằm ở trung tâm của mỗi dòng chảy và có nhiệt độ 450 K (177 °C; 350 °F), và vật liệu màu cam ở điểm kết thúc xa nhất của mỗi dòng chảy với nhiệt độ 425 K (152 °C; 305 °F). Mẫu hình sắc màu này  tương ứng với các dòng chảy tỏa ra từ một lỗ phun, và các dòng chảy nguội dần khi đi ra khỏi lỗ phun. Ngoài ra, phép đo nhiệt độ sử dụng bức xạ nhiệt tại Loki Patera thực hiện bởi Phổ kế Giao thoa Hồng ngoại và Máy đo sóng radio (IRIS) của Voyager 1 cũng cho các số liệu phù hợp với hoạt động núi lửa phun ra lưu huỳnh. Tuy nhiên, IRIS đã không có khả năng đo đạc ở các bước sóng ứng với các nhiệt độ cao hơn. Điều này có nghĩa rằng nhiệt độ phù hợp với hoạt động núi lửa phun silicat không được phát hiện bởi Voyager. Mặc dù vậy, các nhà khoa học trong chương trình Voyager suy luận rằng silicat phải đóng một vai trò trong việc làm trẻ hóa bề mặt của Io, do mật độ khối lượng cao của silicat và sự cần thiết của silicat trong việc hỗ trợ độ dốc lớn ở quanh vùng lõm núi lửa. Mâu thuẫn giữa các chứng cứ về kết cấu và kết quả phân tích quang phổ và nhiệt độ sau chuyến bay qua của Voyager đã dẫn đến một cuộc tranh luận trong cộng đồng các nhà khoa học hành tinh về thành phần của dung nham trên Io, liệu có chứa lưu huỳnh hay silicat.
Các nghiên cứu ảnh chụp hồng ngoại từ các đài thiên văn trên Trái Đất trong những năm 1980 và 1990 đã dần chuyển dịch mô hình về thành phần vật chất trong dung nham núi lửa của Io, từ chủ yếu chứa lưu huỳnh sang chủ yếu chứa silicat, và lưu huỳnh chỉ đóng một vai trò thứ yếu. Vào năm 1986, các quan sát về một đợt phun trào sáng trên Io đã cho thấy nhiệt độ ít nhất 900 K (600 °C; 1.200 °F). Nhiệt độ này cao hơn so với điểm sôi của lưu huỳnh (715 K hay 442 °C hay 827 °F), cho thấy thành  phần phải là silicat, ít nhất cho một số dung nham trên Io. Nhiệt độ cao tương tự cũng được tìm thấy ở một đợt phun trào tại vùng Surt trong năm 1979, giữa hai chuyến bay qua của các tàu Voyager, và ở một đợt phun trào khác vào năm 1978, được quan sát bởi Witteborn và các đồng nghiệp. Ngoài ra, mô hình dòng dung nham silcat trên Io cho cho thấy chúng nguội đi nhanh chóng, khiến bức xạ nhiệt của chúng được thống trị bởi các thành phần nhiệt độ thấp, chẳng hạn như ở dòng chảy đông cứng nhanh, trái ngược với các khu vực nhỏ vẫn còn được phủ bởi dung nham lỏng với nhiệt độ cao gần bằng nhiệt độ lúc mới phun ra.
Hoạt động núi lửa có thành phần chứa silicat, với dung nham bazan có mafic hoặc  siêu mafic (giàu magie), đã được xác nhận bởi thông tin từ tàu vũ trụ Galileo trong những năm 1990 và 2000, gồm kết quả đo nhiệt độ tại các điểm nóng của Io, nơi phát xạ nhiệt được phát hiện, và kết quả đo quang phổ tại các vùng  vật liệu tối trên Io. Các phép đo nhiệt độ từ Máy ảnh Chất Rắn (SSI) và Phổ kế Lập bản đồ Hồng ngoại gần (NIMS) của Galileo đã cho thấy nhiều điểm nóng với các thành phần nhiệt độ cao từ ít nhất 1.200 K (900 °C; 1.700 °F) đến tối đa của 1.600 K (1.300 °C; 2.400 °F), ví dụ như ở vụ phun trào tại Pillan Patera vào năm 1997. Ước tính ban đầu trong quá trình thực hiện nhiệm vụ Galileo đã gợi ý nhiệt độ phun trào gần 2.000 K (1.700 °C; 3.100 °F), sau đó đã bị chứng minh là quá cao, vì sử dụng mô hình nhiệt sai trong tính toán nhiệt độ. Các quan sát quang phổ của các phần vật liệu tối của Io đã chỉ ra sự hiện diện của pyroxen, như enstatit, khoáng chất silicat giàu magnesi phổ biến trong các bazan mafic và siêu mafic. Các vật liệu tối được tìm thấy trong các hố núi lửa, trong các dòng dung nham mới được phun ra, và các trầm tích mạt vụn núi lửa (pyroclastic) xung quanh các vùng phun trào núi lửa kiểu nổ mới xảy ra. Dựa vào kết quả đo nhiệt độ dung nham và các phép đo quang phổ, một số dung nham có thể là tương tự như komatiit trên Trái Đất. Việc siêu gia nhiệt do áp lực lớn, có thể làm tăng nhiệt độ dung nham trong quá trình chúng được phun lên bề mặt trong một vụ phun trào, cũng có thể là một yếu tố gây nên  một số vụ phun trào có nhiệt độ cao hơn.
Mặc dù các kết quả đo nhiệt độ của núi lửa Io đã giúp giải quyết cuộc tranh luận về việc núi lửa ở đây chứa lưu huỳnh hay silicat, đã diễn ra trong thời gian giữa các chuyến thăm của tàu Voyager và Galileo tại Sao Mộc, lưu huỳnh và lưu huỳnh dioxide vẫn có một vai trò quan trọng trong các hiện tượng quan sát được trên Io. Cả hai vật liệu đã được phát hiện trong các cột khói được tạo ra ở núi lửa của Io, với lưu huỳnh là một phần chính của cột khói loại Pele. Các dòng dung nham sáng màu đã được xác định trên Io, ví dụ tại Tsũi Goab Fluctus, Emakong Patera, và Balder Patera, đã gợi ý về sự tồn tại của hoạt động núi lửa  tràn ngập lưu huỳnh, hay lưu huỳnh dioxide.