لافا (الصخور البركانية): الخصائص الفيزيائية والبصرية
Linas JuozenasShare
الحمم: الخصائص الفيزيائية والبصرية
الحمم هي صخور منصهرة تصل إلى سطح الأرض وتبرد لتصبح صخورًا بركانية أو نارية خارجية. مظهرها يعتمد على الكيمياء، محتوى الغاز، معدل التبريد، والبيئة: قد يتحول تدفق البازلت إلى حجر فحم كثيف، سكوريا رغوية، وسائد تحت الماء، أو تاشيلايت زجاجي، بينما قد تتصلب الانفجارات الغنية بالسيليكا إلى أوبسيديان أو تتوسع إلى خفاف.
ما تصبح عليه الحمم بعد التبريد
الحمم ليست معدناً واحداً. إنها التعبير السطحي للصهارة، وبعد التبريد تصبح صخرة بركانية مكونة من بلورات وزجاج وفقاعات وأحيانًا حشوات معدنية لاحقة. لهذا السبب يختلف السلوك الفيزيائي والبصري لـ"صخر الحمم" بشكل كبير من البازلت الكثيف إلى الخفاف الذي يمكن أن يطفو.
التركيب هو الأهم أولاً. الحمم البازلتية غنية بالحديد والمغنيسيوم، عادة ما تكون داكنة، سائلة نسبيًا، وتتكون غالبًا من بلاجيوقلاز، بيروكسين، أوليفين، وأكاسيد الحديد-التيتانيوم. الحمم الأنديزيتية متوسطة التركيب واللزوجة، غالبًا رمادية إلى بنية وبورفيرية. الحمم الريوليتية غنية بالسيليكا، عالية اللزوجة، ومعرضة بشكل خاص لتكوين الزجاج البركاني، الأوبسيديان، والخفاف شديد الفقاعات.
حمم بازلتية
حمم مافية منخفضة اللزوجة تشكل عادة بازلت ناعم الحبيبات، أسطح pāhoehoe حبلية، كتل ʻaʻā مكسورة، سكوريا، ووسائد تحت الماء.
حمم أنديزيتية
حمم متوسطة اللزوجة، غالبًا ما تحمل بلورات ظاهرة من الفلسبار أو البيروكسين أو الأمفيبول في مصفوفة رمادية بنية دقيقة.
حمم ريوليتية
حمم غنية بالسيليكا يمكن أن تتصلب إلى الأوبسيديان، أو تتوسع إلى الخفاف، أو تحافظ على أشرطة تدفق دقيقة وملمس التحلل الزجاجي.
الخصائص الفيزيائية والبصرية
القيم أدناه تصف مادة الصخور البركانية الشائعة، خاصة الحمم البازلتية. قد تختلف القطع الفردية لأن الحمم هي مزيج من المعادن والزجاج والفقاعات ومنتجات التغيير.
| خاصية | مادة الحمم البركانية النموذجية | ملاحظة تفسيرية |
|---|---|---|
| نوع المادة | صخر ناري خارجي | قد تحتوي على بلورات، زجاج بركاني، فجوات، قشور أكسدة، ومعادن ثانوية. |
| المعادن الشائعة | بلاجيوقلاز، بيروكسين، أوليفين، ماجنتيت، إلمينيت، زجاج بركاني | قد تحتوي الحمم الأنديزيتية على أمفيبول؛ قد يكون الزجاج الريوليت معدنيًا فقيرًا على مقياس العينة اليدوية. |
| اللون | أسود، رمادي داكن، بني، أحمر طوبي، كريمي، رمادي شاحب، أو أسود زجاجي | البازلت الطازج عادة أسود إلى فحمي؛ السكوريا الحمراء تعكس أكسدة الحديد؛ الخفاف غالبًا شاحب. |
| الملمس | أفانيتية، فقاعية، زجاجية، بورفيرية، رغوية، سكورية، حبلية، كتلية، أو على شكل وسائد | يسجل الملمس معدل التبريد، ومحتوى الغاز، ونمط الانفجار، وما إذا كانت الحمم تبرد في الهواء أو الماء. |
| صلابة موهس | حوالي 5 إلى 6.5 بشكل عام | الأوبسيديان عادة حوالي 5 إلى 5.5؛ قد يكون الخفاف هشًا رغم المادة الزجاجية بالقرب من صلابة موهس 6. |
| الكثافة النوعية والكثافة الظاهرة | الإطار عادة حوالي 2.7 إلى 3.1؛ الكثافة الظاهرة قد تكون أقل بكثير عند المسامية | قد يطفو الخفاف لأن الفقاعات المختومة تخفض الكثافة الكلية؛ السكوريا أخف من البازلت المضغوط. |
| اللمعان | باهت، ترابي، شبه زجاجي، حريري-مطفأ، أو زجاجي | الأوبسيديان زجاجي؛ قد يظهر البازلت لمعانًا خفيفًا على الكسور الطازجة؛ الخفاف عادة غير لامع. |
| الكسر | غير منتظم، حبيبي، خشن، متشظي، أو مخروطي في الزجاج | ينكسر الأوبسيديان بحواف مخروطية حادة؛ الصخور الفقاعية تنكسر على جدران الفقاعات. |
| اللون الخطي | رمادي إلى داكن، وعادة غير تشخيصي | الصخور هي خليط، لذا فإن اللون الخطي أقل فائدة من الملمس، والمغناطيسية، والكثافة، والسياق. |
| المغناطيسية | مغناطيسي ضعيف إلى مغناطيسي محليًا | يمكن للماجنتيت والإلمينيت أن ينتجا استجابة، خاصة في المواد البازلتية. |
| تفاعل الحمض | لا يحدث فوران من الحمم نفسها في حمض ضعيف | قد تتفاعل الطلاءات أو الحشوات الكربونية المتأخرة، لكن الصخر البركاني المضيف ليس من الحجر الجيري. |
| الطابع البصري | متغير: بلورات مزدوجة الانكسار في المادة الأساسية، وزجاج متساوي الخواص في الأوبسيديان | تُظهر الشرائح الرقيقة بلاجيوقلاز، بيروكسين، أوليفين، زجاج، وميكولايتس؛ الأوبسيديان هو أساسًا متساوي الخواص. |
| الفلورة | عادة غير نشط | بعض الطلاءات، الزيوليت، الكالسيت، أو الأمجدال قد تتوهج تحت الفلورة، لكن الصخر البركاني المضيف عادة لا يتوهج. |
السلوك البصري
يتحكم معدل التبريد في السلوك البصري للحمم البركانية. التبريد السريع يمكن أن يحافظ على الزجاج؛ أما التبريد الأبطأ، حتى داخل تدفق الحمم، فينتج بلورات دقيقة. فقاعات الغاز تشتت الضوء، في حين يمكن للأسطح الزجاجية أن تعكس الضوء بشكل يشبه المرآة.
الأوبسيديان هو زجاج بركاني. إنه عديم الشكل وبصريًا متساوي الخواص، لذا يتصرف بشكل مختلف عن الصخور البركانية البلورية. يمكن للحافة المصقولة أو المكسورة حديثًا أن تظهر لمعانًا لامعًا يشبه المرآة، وكسرًا مخروطي الشكل، وتدفقًا طبقيًا، وفي بعض الأنواع، تأثيرات لامعة أو كريات ثلجية.
البازلت والأنديزيت يحتويان على بلورات صغيرة في مصفوفة دقيقة. في الشرائح الرقيقة، قد تظهر بلورات البلاجيوكلاز توائم متعددة التركيب، وعادةً ما يكون البيروكسين مرتفع الارتباط، وقد يظهر الأوليفين كبلورات فينكرست متغيرة أو طازجة. البوميس والسكوريا تهيمن عليها بصريًا الفقاعات: ينتشر الضوء عبر جدران الفقاعات، مما يخلق مظهرًا غير لامع يشبه الرغوة.
اللون وثبات السطح
لون الحمم هو سجل للكيمياء والتعرية. البازلت الطازج أسود إلى فحمي بسبب السيليكات الغنية بالحديد، الزجاج البركاني، وأكاسيد الحديد-التيتانيوم. قد تكون السكوريا سوداء، ماهوجني، أو حمراء طوبية مع أكسدة الحديد على جدران الفقاعات. البوميس عادةً ما يكون كريميًا، رماديًا شاحبًا، أو أبيض عندما يكون الزجاج نظيفًا، مع بقع بنية إلى صدئة حيث مرت سوائل حاملة للحديد.
عادةً ما يكون الأوبسيديان أسود، لكن أنواعه قد تكون بلون الماهوجني، أو مزخرفة بالثلج، أو مخططة، أو لامعة حسب أكسدة الحديد، والتحول الزجاجي، ونمو البلورات، والشوائب المجهرية. معظم الصخور البركانية مستقرة في العرض الداخلي العادي، رغم أن الأسطح الزجاجية قد تطور طبقات ترطيب على مدى فترات طويلة جدًا. يجب تجنب التسخين والتبريد السريع لأن الزجاج البركاني قد يتشقق أو ينكسر بسبب الصدمة الحرارية.
أسود وفحم
نموذجي للبازلت الطازج، التاشيلايت، والأوبسيديان. الشق الطازج غالبًا ما يكون أغمق وأنظف من الأسطح الخارجية المتآكلة.
الأكسدة الحمراء والبنية
شائع في السكوريا، الفحم البركاني، والبازلت المتآكل حيث تأكسدت المعادن الحاملة للحديد في الهواء أو المياه السطحية القريبة.
بوميس شاحب
عادةً ما ترتبط بالزجاج الرغوي الغني بالسيليكا مع فقاعات مغلقة كثيرة. كثافتها الظاهرة المنخفضة هي بنيوية، وليست هوية معدنية منفصلة.
الأنسجة والأشكال
غالبًا ما يتم تحديد الصخور البركانية بشكل أكثر موثوقية من خلال الملمس بدلاً من اللون فقط. تسجل جدران الفقاعات، الشقوق الزجاجية، التموجات، الوسائد، وحجم البلورات جميعها ظروف الانفجار والتبريد.
| الملمس أو الشكل | كيف يتكون | الخصائص المرئية | مادة شائعة |
|---|---|---|---|
| بازلت أفانيتك | التبريد السريع ينتج بلورات صغيرة جدًا يصعب رؤيتها بدون تكبير. | حجر كثيف رمادي داكن إلى أسود، أحيانًا مع لمعان طفيف في الشقوق. | بازلت وأنديزيت ناعم الحبيبات. |
| حمم فقاعية | تتوسع الغازات المذابة مع انخفاض الضغط، مما يترك فقاعات في الصخر أثناء التبريد. | ثقوب مستديرة أو ممتدة؛ خفيف الوزن بالنسبة لحجمه عندما تكون الفقاعات كثيرة. | سكوريا، البازلت الفقاعي، البوميس. |
| سكوريا | يتكون الحمم المافيك إلى المتوسطة من رغوة، ثم تبرد مع جدران فقاعات أكثر سمكًا من البوميس. | صخر مسامي داكن، صدئ، أو بني محمر مع أسطح خشنة. | رماد وتدفقات بازلتية إلى أنديزيتية. |
| الخفاف | يتوسع الصهارة الغنية بالغاز والغنية بالسيليكا إلى زجاج رغوي. | مادة فاتحة، خفيفة الوزن، مسامية جدًا قد تطفو حتى يدخل الماء إلى المسام. | خفاف ريوليتي إلى دايسيتي. |
| الأوبسيديان | تتبرد الحمم الغنية بالسيليكا بسرعة كافية للحفاظ على الزجاج بدلاً من البلورات. | لمعان زجاجي، كسر مخروطي، حواف حادة، أشرطة تدفق، أو كريات في بعض القطع. | زجاج بركاني ريوليتي. |
| Pāhoehoe | يتطور للبازلت السائل جلد تبريد مرن يطوى مع استمرار حركة الحمم تحته. | أسطح حبلية، ناعمة، مطوية، أو متدفقة. | قشور تدفق البازلت. |
| ʻAʻā | يتفتت التدفق الأكثر اضطرابًا إلى خبث زاوي بينما يتمزق الحمم المتحركة. | أسطح مسننة، خشنة، وكتلية مع شظايا حادة. | تدفقات البازلت والرماد. |
| حمم الوسائد | تندلع الحمم تحت الماء وتتصلب إلى فصوص مستديرة بحواف زجاجية مبردة. | أشكال منتفخة، مكدسة، تشبه الوسائد، غالبًا مع شقوق شعاعية أو حواف مبردة. | البازلت تحت البحر. |
| قنابل الحمم | تُقذف الشظايا المنصهرة أو البلاستيكية وتشكل أثناء الطيران. | أشكال انسيابية، ملتوية، مغزلية، شريطية، أو تشبه قشرة الخبز. | الطرد البازلتي إلى الأنديزيتي. |
| الحمم الأمجدالودية | الفقاعات تمتلئ لاحقًا بمعادن ثانوية. | حشوات مستديرة من الكالسيدوني، العقيق، الكالسيت، الزيوليت، أو معادن أخرى في الصخر المضيف. | البازلت والأنديزيت مع تعديل لاحق بالسائل. |
التعرف والأشكال المشابهة
التعرف الصحيح على الحمم البركانية يعني دمج الملمس والكثافة والمغناطيسية والكسر والسياق. اللون وحده غير موثوق: الزجاج الصناعي الأسود، خبث الأفران، كتل الفحم، الخرز المسامي المصبوغ، والمواد الصناعية للمناظر الطبيعية يمكن أن تشبه الصخور البركانية من النظرة الأولى.
ملاحظات بسيطة
- ابحث عن الفقاعات: قد تكون الفقاعات دائرية، أو ممتدة، أو مفتوحة، أو مملوءة بالمعادن.
- افحص الوزن: الخفاف يشعر بخفة غير عادية، والسكوريا أخف من البازلت الكثيف، والبازلت المضغوط يشعر بالصلابة.
- استخدم مغناطيسًا صغيرًا: قد يستجيب البازلت بشكل ضعيف بسبب وجود الماجنتيت أو الإلمينيت.
- راقب الكسر: الأوبسيديان له كسر زجاجي مخروطي حاد؛ البازلت ينكسر بشكل أكثر حبيبية.
- لا ينبغي أن يتفاعل الحمض الضعيف مع الصخر البركاني المضيف، رغم أن الحشوات الكربونية قد تتفاعل.
الخبث الصناعي
قد يكون الخبث مساميًا وداكنًا، لكنه غالبًا ما يظهر ألوانًا زجاجية غير طبيعية، وشوائب معدنية، وبقع حديدية، وأس surfaces صناعية حادة جدًا، أو سياقًا مرتبطًا بالمصاهر، أو مسارات السكك الحديدية القديمة، أو حفرات النار، أو النفايات الصناعية بدلاً من الحقول البركانية.
الأوبسيديان والزجاج المصنع
كلاهما زجاجي ومخروطي. غالبًا ما يظهر الأوبسيديان الطبيعي طبقات تدفق، وشوائب معدنية، وكريات، أو سياق بركاني معقول؛ قد يظهر الزجاج المصنع علامات القالب، وفقاعات ذات طبيعة مختلفة، أو تناسق لوني غير جيولوجي.
البازلت والأنديزيت
البازلت عادةً ما يكون أغمق وأكثر غنى بالأوليفين، والبيروكسين، وأكاسيد الحديد-التيتانيوم. الأنديزيت عادةً رمادي إلى بني وقد يظهر فيه فينوكريستات الفلسبار أو الأمفيبول بشكل أكثر وضوحًا. هناك حاجة إلى طرق مختبرية للتصنيف الدقيق.
دلائل المجهر
قد تظهر الشرائح الرقيقة رقائق بلاجيوقلاز مع توأمة، وبيروكسين مرتفع الارتفاع، وفينوكريستات الأوليفين، وأكاسيد الحديد-التيتانيوم، والمصفوفة الزجاجية، والميكرولايتات. الأوبسيديان هو زجاج متساوي الخواص في الغالب، بينما يحتوي أوبسيديان ندفة الثلج على كريات مشعة تشكلت أثناء التحول الزجاجي.
العناية، والتعامل، والتخزين
تتراوح الصخور البركانية من البازلت الكثيف القوي إلى الخفاف الهش والزجاج البركاني الحاد الحواف. أفضل طريقة للعناية هي بسيطة: إزالة الغبار بلطف، تجنب الزيوت أو المواد الكيميائية غير الضرورية، ودعم القطع المسامية من الأسفل.
التنظيف
استخدم فرشاة ناعمة، أو كرة هوائية، أو قطعة قماش مايكروفايبر جافة. يمكن استخدام شطف لطيف قصير للبازلت المستقر، والسكوريا، أو الخفاف، لكن يجب أن تجف القطع تمامًا حتى لا تبقى الرطوبة محبوسة في الفقاعات. يمكن للزيوت والصابون الثقيل أن يغمق الأسطح المسامية ويجذب الغبار.
الزجاج الحاد
يمكن لشظايا الأوبسيديان وألياف الزجاج البركاني الطبيعية أن تقطع الجلد. تعامل مع الأوبسيديان الخشن من الوجوه العريضة، ولف القطع الحادة أثناء التخزين، وابتعد بالألياف الزجاجية الهشة عن العيون والحيوانات الأليفة والأقمشة.
المواد المسامية
يمكن للخفاف والسكوريا أن تفقد الحبيبات أو تتفتت عند جدران الفقاعات الرقيقة. لا تثبت حواف الفقاعات بإحكام. خزّنها مع وسائد لتجنب طحن الجدران بسبب الاهتزازات.
الحرارة والرطوبة
تجنب الأفران، والماء المغلي، واللهب المباشر، والتغيرات السريعة في درجة الحرارة. قد يتشقق الزجاج البركاني تحت الصدمة الحرارية، ويمكن للصخور المسامية أن تحبس الرطوبة التي تتوسع عند التسخين.
مراقبة وتصوير الحمم
أفضل طريقة لدراسة الحمم بصريًا هي استخدام ضوء يتناسب مع النسيج. البازلت الكثيف يستفيد من ضوء جانبي ناعم. السكوريا والخفاف يحتاجان إلى ضوء مائل يلقي بظلال صغيرة في الفقاعات. غالبًا ما يحتاج الأوبسيديان إلى انعكاس واسع لكشف عن طبقات التدفق وضوء ثاني أكثر نعومة لمنع الزجاج من أن يصبح أسود بلا ملامح.
استخدم ضوءًا مائلًا للمسام
زاوية جانبية منخفضة تجعل جدران الفقاعات، والأسطح الخشنة للسكوريا، وكتل الأʻaʻā، والأميجدالات أسهل في الرؤية.
تحكم في الانعكاسات على الزجاج
يُظهر الأوبسيديان بأفضل شكل مع انعكاس واسع ونظيف يكشف عن اللمعان دون تعريض السطح للإضاءة الزائدة.
أظهر مقياس الحجم ودلائل الكثافة
اقترن عرضًا كاملاً بعرض مقرب للفقاعات والكسر والحشوات المعدنية. بالنسبة للخبث، يمكن لاختبار الطفو المنظم بعناية أن يوضح الكثافة الظاهرة المنخفضة عند الاقتضاء.
احرص على تقليل تعديلات اللون
البازلت، السكوريا، الخبث، والسبج يمكن أن تُعرض بشكل خاطئ بسبب التباين أو التشبع المفرط. الخلفيات المحايدة تجعل النسيج أكثر وضوحًا.
أسئلة متكررة
هل صخر اللافا معدن واحد؟
لا. صخر اللافا هو صخر بركاني، مما يعني أنه مزيج من المعادن والزجاج والمسامات وأحيانًا حشوات ثانوية. لهذا السبب تختلف صلابته وكثافته ولمعانه واستجابته المغناطيسية من قطعة لأخرى.
لماذا تطفو بعض الصخور البركانية؟
الخبث المسامي جدًا يحتوي على العديد من الفقاعات المختومة بحيث يمكن أن يكون كثافته الكلية أقل من الماء. مع مرور الوقت، قد يدخل الماء إلى المسام وقد يغرق القطعة نفسها في النهاية.
هل السبج هو نفسه صخر اللافا العادي؟
السبج هو زجاج بركاني، يتكون عادة من لافا غنية بالسيليكا تبرد بسرعة كبيرة تمنع نمو البلورات. هو جزء من عائلة الصخور البركانية، لكنه يتصرف بصريًا وفيزيائيًا أكثر مثل الزجاج الطبيعي منه مثل البازلت البلوري.
هل تتوهج اللافا تحت الضوء فوق البنفسجي؟
الصخور البركانية المضيفة عادة ما تكون خاملة. قد يأتي التوهج العرضي من معادن لاحقة في الفقاعات أو الطلاءات، مثل الكالسيت أو بعض الزيواليتات، وليس من اللافا نفسها.
هل يمكن استخدام صخور اللافا في الأحواض المائية أو البيئات المحمية؟
البازلت الكثيف والعديد من الصخور البركانية المسامية تُستخدم عادة في بعض المناظر المائية والبيئات المحمية بعد شطفها وتنظيفها جيدًا. يجب تجنب السبج الحاد حيث يمكن أن يجرح الحيوانات، ويجب اختبار الموائل الحساسة من حيث كيمياء المياه والسلامة الفيزيائية.
كيف يمكن التمييز بين الخبث واللافا المسامية؟
الخبث غالبًا ما يظهر سياقًا صناعيًا، ألوان زجاج غير طبيعية، شوائب معدنية، مناطق ثقيلة بشكل غير عادي، أو أسطح تدفق تبدو صناعية. اللافا الطبيعية تدعمها بشكل أفضل السياقات البركانية، نسيج المعادن، قشور الأكسدة، والارتباطات الجيولوجية.
الطابع الأساسي لللافا
اللافا هي صخور نشأت على السطح وتحركت ثم أصبحت دائمة. نطاقها الفيزيائي والبصري واسع بشكل غير عادي: البازلت يمكن أن يكون كثيفًا وغامقًا، والسكوريا يمكن أن تكون حمراء بنية ومسامية، والخبث يمكن أن يكون شاحبًا وعائمًا، والسبج يمكن أن يكون زجاجًا بركانيًا أسود مع كسر لامع كالمرآة. القصة الموحدة هي التبريد السريع على سطح الأرض، حيث تترك الغازات والزجاج والبلورات والأكسدة والماء جميعها آثارًا مرئية في الحجر النهائي.