Láva (sopečná hornina): fyzikální a optické vlastnosti
Linas JuozenasSdílet
Láva: fyzikální a optické charakteristiky
Láva je roztavená hornina, která dosahuje povrchu Země a ochlazuje se na sopečnou, tedy vyvřelou, horninu. Její vzhled závisí na chemii, obsahu plynů, rychlosti ochlazování a prostředí: bazaltový proud může vytvořit hustý uhlíkový kámen, pěnivou skorii, podvodní polštáře nebo sklovitý tachylit, zatímco erupce bohaté na křemík mohou ztuhnout do obsidiánu nebo expandovat do pemzy.
Co se z lávy stane po ochlazení
Láva není jeden minerál. Je to povrchový projev magmatu a po ochlazení se stává sopečnou horninou složenou z krystalů, skla, bublinek a někdy pozdějších minerálních výplní. Proto se fyzikální a optické vlastnosti „lávové horniny“ velmi liší od hustého bazaltu po pemzu, která může plavat.
Složení je prvořadé. Bazaltová láva je bohatá na železo a hořčík, obvykle tmavá, relativně tekutá a běžně složená z plagioklasu, pyroxenu, olivínu a železo-titanových oxidů. Andezitová láva má střední složení a viskozitu, často je šedá až hnědá a porfyrická. Rhyolitová láva je bohatá na křemík, vysoce viskózní a zvláště náchylná k tvorbě sopečného skla, obsidiánu a extrémně bublinkaté pemzy.
Bazaltová láva
Nízkoviskózní mafická láva, která běžně tvoří jemnozrnné bazalty, povrchy typu pāhoehoe, rozbité clinkerové vrstvy ʻaʻā, skorie a podvodní polštáře.
Andezitová láva
Středně viskózní intermediální láva, často obsahující viditelné fenokrysty živce, pyroxenu nebo amfibolu v jemném šedohnědém základu.
Rhyolitová láva
Láva bohatá na křemík, která může ztuhnout do obsidiánu, rozšířit se do pemzy nebo zachovat jemné proudové pásy a textury devitrifikace.
Fyzikální a optické vlastnosti
Níže uvedené hodnoty popisují běžný materiál sopečných hornin, zejména bazaltové lávy. Jednotlivé kusy se mohou lišit, protože láva je směsí minerálů, skla, bublinek a produktů přeměny.
| Vlastnost | Typický materiál lávy | Vysvětlující poznámka |
|---|---|---|
| Typ materiálu | Vyvřelá vyvřelá hornina | Může obsahovat krystaly, sopečné sklo, bubliny, oxidační vrstvy a sekundární minerály. |
| Běžné minerály | Plagioklas, pyroxen, olivín, magnetit, ilmenit, sopečné sklo | Andezitová láva může obsahovat amfibol; ryolitické sklo může být na měřítku ručního vzorku chudé na minerály. |
| Barva | Černá, tmavě šedá, hnědá, cihlově červená, krémová, světle šedá nebo sklovitě černá | Čerstvý bazalt je obvykle černý až uhlově šedý; červená skorie odráží oxidaci železa; pemza je často světlá. |
| Textura | Afanitická, pórézní, sklovitá, porfyrická, pěnovitá, skoriová, provazovitá, blokovitá nebo polštářovitá | Textura zaznamenává rychlost ochlazování, obsah plynu, styl erupce a zda láva chladla na vzduchu nebo ve vodě. |
| Tvrdost podle Mohse | Celkově kolem 5 až 6,5 | Obsidian má obvykle kolem 5 až 5,5; pemza může být drobivá i přes sklovitý materiál s tvrdostí podle Mohse 6. |
| Specifická hmotnost a zdánlivá hustota | Rámec obvykle kolem 2,7 až 3,1; zdánlivá hustota může být mnohem nižší, pokud je porézní | Pemza může plavat, protože uzavřené bubliny snižují objemovou hustotu; skorie je lehčí než kompaktní bazalt. |
| Lesk | Matný, zemský, podsklovitý, hedvábně matný nebo sklovitý | Obsidian je sklovitý; bazalt může na čerstvých lomech vykazovat jemný lesk; pemza je obvykle matná. |
| Lom | Nerovný, zrnitý, hrubý, štěpný nebo skořepinový u skla | Obsidian se láme s ostrými skořepinovými hranami; pórézní horniny se lámou podél stěn bublin. |
| Barva rýhy | Šedavá až tmavá, obecně necharakteristická | Horniny jsou směsi, takže barva rýhy je méně užitečná než textura, magnetismus, hustota a kontext. |
| Magnetismus | Slabě magnetické až místně magnetické | Magnetit a ilmenit mohou vyvolat reakci, zejména v bazaltovém materiálu. |
| Reakce na kyselinu | Láva sama o sobě v slabé kyselině nepění | Pozdní karbonátové povlaky nebo výplně mohou reagovat, ale sopečný hostitel není vápenec. |
| Optický charakter | Proměnlivé: dvojosé krystaly v základní hmotě, izotropní sklo v obsidiánu | Tenké řezy odhalují plagioklas, pyroxen, olivín, sklo a mikrolity; obsidián je převážně izotropní. |
| Fluorescence | Obvykle inertní | Některé povlaky, zeolity, kalcit nebo amygdaly mohou fluoreskovat, ale samotná láva obvykle ne. |
Optické chování
Optické chování lávy je řízeno rychlostí ochlazování. Rychlé ochlazení může zachovat sklo; pomalejší ochlazení, i uvnitř lávového proudu, vytváří jemné krystaly. Plynové bubliny rozptylují světlo, zatímco sklovité povrchy mohou vracet zrcadlový odraz.
Obsidian je sopečné sklo. Je amorfní a opticky izotropní, takže se chová odlišně od krystalických sopečných hornin. Leštěný nebo čerstvě rozbitý okraj může vykazovat lesklý, zrcadlový lesk, skořepinový lom, proudové páskování a u některých odrůd efekty lesku nebo vločkovité sferulity.
Bazalt a andezit obsahují drobné krystaly v jemnozrnné základní hmotě. V tenkém řezu mohou plagioklasové destičky vykazovat polysyntetické dvojčatění, pyroxen má obvykle vysoký reliéf a olivín se může jevit jako alterované nebo čerstvé fenokrysty. Pemza a skorie jsou opticky dominovány vezikuly: světlo se rozptyluje přes stěny bublinek, vytváří matný, pěnový vzhled.
Barva a stabilita povrchu
Barva lávy je záznamem chemie a zvětrávání. Čerstvý bazalt je černý až uhlíkový kvůli železnatým silikátům, sopečnému sklu a železo-titanovým oxidům. Skorie může být černá, mahagonová nebo cihlově červená, jak železo oxiduje podél stěn vezikul. Pemza je běžně krémová, světle šedá nebo bílá, když je sklo čisté, s béžovým až rezavým zbarvením tam, kde železité tekutiny prošly.
Obsidian je obvykle černý, ale varianty mohou být mahagonové, vločkové, páskované nebo s leskem v závislosti na oxidaci železa, devitrifikaci, růstu krystalů a mikroskopických inkluzích. Většina sopečných hornin je stabilní při běžné vnitřní expozici, i když sklovité povrchy mohou po velmi dlouhé době vyvinout hydratační vrstvy. Rychlé zahřívání a ochlazování by mělo být vyhnuto, protože sopečné sklo může praskat nebo se lámat při tepelném šoku.
Černá a uhlíková
Typické pro čerstvý bazalt, tachylit a obsidián. Čerstvý lom je často tmavší a čistší než zvětralé povrchy.
Červené a hnědé oxidace
Běžná ve skorii, struskách a zvětralém bazaltu, kde se železné minerály oxidovaly na vzduchu nebo v blízkosti povrchové vody.
Světlejší pemza
Obvykle spojeno se silikátově bohatým pěnivým sklem s množstvím uzavřených vezikul. Jeho nízká zdánlivá hustota je strukturální, nikoli samostatnou minerální identitou.
Textury a morfologie
Sopečné horniny jsou často spolehlivěji určovány podle textury než podle samotné barvy. Stěny bublinek, sklovitý lom, proudové páskování, polštáře a velikost krystalů zaznamenávají podmínky erupce a ochlazování.
| Struktura nebo tvar | Jak vzniká | Viditelný charakter | Běžný materiál |
|---|---|---|---|
| Afanitický bazalt | Rychlé ochlazení vytváří krystaly příliš malé na snadné vidění bez zvětšení. | Hustý tmavě šedý až černý kámen, někdy s jemným leskem na lomových plochách. | Bazalt a jemnozrnný andezit. |
| Vezikulární láva | Rozpuštěné plyny se rozpínají s poklesem tlaku, zanechávají bubliny v chladnoucí hornině. | Zaoblené nebo protáhlé otvory; lehké vzhledem ke své velikosti, když je vezikul mnoho. | Skorie, vezikulární bazalt, pemza. |
| Skorie | Mafické až středně vyzrálé lávy pěnují, poté chladnou s tlustšími stěnami bublinek než pemza. | Tmavá, rezavá nebo červenohnědá pórovitá hornina s drsnými povrchy. | Bazaltické až andezitové strusky a proudy. |
| Pemza | Plyn bohatá křemičitá magma se rozšiřuje do pěnového skla. | Světlý, lehký, vysoce pórovitý materiál, který může plavat, dokud voda nevstoupí do pórů. | Rhyolitická až dacitická pemza. |
| Obsidián | Křemičitá láva chladne dostatečně rychle, aby zachovala sklo místo krystalů. | Skelný lesk, skořepinový lom, ostré hrany, proudové pásy nebo sferulity v některých kusech. | Rhyolitické vulkanické sklo. |
| Pāhoehoe | Tekutý bazalt vytváří pružnou chladnoucí kůži, která se skládá, zatímco láva pod ní stále proudí. | Provazovité, hladké, skládající se nebo nafouklé povrchy. | Bazaltové krusty proudů. |
| ʻAʻā | Více narušený proud se rozpadá na úhlové kusy, když se pohybující láva trhá. | Zubaté, drsné, blokovité povrchy s ostrými fragmenty. | Bazaltické proudy a strusky. |
| Polštářová láva | Láva vybuchuje pod vodou a rychle chladne do zaoblených laloků se sklovitými zchlazenými okraji. | Bulbózní, vrstvené, polštářovité formy, často s radiálními trhlinami nebo zchlazenými okraji. | Podmořský bazalt. |
| Lávové bomby | Roztavené nebo plastické fragmenty jsou vystřelovány a tvarovány během letu. | Aerodynamické, zkroucené, vřetenovité, stužkové nebo chlebové formy. | Bazaltické až andezitové výtrusy. |
| Amygdaloidní láva | Póry jsou později vyplněny sekundárními minerály. | Zaoblené výplně chalcedonu, achátu, kalcitu, zeolitů nebo jiných minerálů v matečné hornině. | Bazalt a andezit s pozdější fluidní alterací. |
Identifikace a podobné materiály
Správné určení lávy znamená kombinovat texturu, hustotu, magnetismus, lom a kontext. Samotná barva není spolehlivá: černé průmyslové sklo, pecní struska, uhelný koks, barvené pórovité korálky a umělé krajinářské materiály mohou na první pohled připomínat vulkanickou horninu.
Jednoduchá pozorování
- Hledejte póry: bubliny mohou být kulaté, protáhlé, otevřené nebo vyplněné minerály.
- Zkontrolujte hmotnost: pemza je neobvykle lehká, struska je lehčí než hustý bazalt a kompaktní bazalt působí pevně.
- Použijte malý magnet: bazalt může slabě reagovat kvůli magnetitu nebo ilmenitu.
- Pozorujte lom: obsidián má ostrý skořepinový sklovitý lom; bazalt se láme více zrnkovitě.
- Slabá kyselina by neměla na vulkanické hornině šumět, i když karbonátové výplně mohou reagovat.
Průmyslová struska
Struska může být pórézní a tmavá, ale často vykazuje nepřirozené sklovité barvy, kovové inkluze, železné šmouhy, velmi úhlové umělé povrchy nebo kontext spojený s hutěmi, starými železničními tratěmi, ohništi či průmyslovým odpadem spíše než s vulkanickým polem.
Obsidián a umělé sklo
Oba jsou sklovité a lomivé. Přírodní obsidián často vykazuje proudové pásy, minerální inkluze, sferulity nebo věrohodný sopečný kontext; vyrobené sklo může mít stopy po formě, bubliny odlišného charakteru nebo negeologickou barevnou konzistenci.
Bazalt a andesit
Bazalt je obvykle tmavší a bohatší na olivín, pyroxen a železo-titanové oxidy. Andesit je běžně šedý až hnědý a může vykazovat více viditelných fenokrystů živce nebo amfibolu. Pro přesnou klasifikaci jsou potřeba laboratorní metody.
Mikroskopické indicie
Tenké řezy mohou ukazovat plagioklasové lamely s dvojčatěním, pyroxen s vysokým reliéfem, olivínové fenokrysty, Fe-Ti oxidy, sklovitou základní hmotu a mikrolity. Obsidian je převážně izotropní sklo, zatímco sněhový obsidián obsahuje radiálně uspořádané sferulity vzniklé během devitrifikace.
Péče, manipulace a skladování
Sopečné horniny se pohybují od tvrdého hustého bazaltu po křehkou pemzu a ostře řezané sopečné sklo. Nejbezpečnější péče je jednoduchá: jemně odstraňte prach, vyhněte se zbytečným olejům nebo chemikáliím a podpírejte pórovité kusy ze spodní strany.
Čištění
Použijte měkký štětec, vzduchovou baňku nebo suchý mikrovláknový hadřík. Krátké jemné opláchnutí lze použít u stabilního bazaltu, skorie nebo pemzy, ale kusy musí být důkladně vysušeny, aby vlhkost nezůstala v pórech. Oleje a silná mýdla mohou pórovité povrchy ztmavit a přitahovat prach.
Ostré sklo
Střepy obsidiánu a přírodní vlákna sopečného skla mohou řezat kůži. Hrubý obsidián držte za široké plochy, ostré kusy při skladování zabalte a křehká skleněná vlákna držte mimo oči, domácí mazlíčky a textilie.
Pórovitý materiál
Pemza a skorie mohou uvolňovat písek nebo se drolit na tenkých bublinových stěnách. Nepřitlačujte pevně pórovité okraje. Skladujte s polstrováním, aby vibrace nepoškodily stěny.
Teplo a vlhkost
Vyhněte se troubám, vařící vodě, přímému plameni a rychlým změnám teploty. Sopečné sklo může prasknout při tepelném šoku a pórovitá hornina může zadržovat vlhkost, která se při zahřátí rozšiřuje.
Pozorování a fotografování lávy
Nejlepší způsob, jak vizuálně studovat lávu, je použít světlo odpovídající textuře. Hustý bazalt těží z měkkého bočního světla. Skorie a pemza potřebují šikmé světlo, které vrhá malé stíny do pórů. Obsidian často vyžaduje jeden široký odraz k odhalení proudových pásů a druhé, měkčí světlo, aby sklo neztratilo detaily a nezčernalo.
Použijte šikmé světlo pro póry
Nízký boční úhel usnadňuje vidění bublinových stěn, drsných povrchů skorie, ʻāʻā klinkeru a amygdal.
Ovládejte odrazy na skle
Obsidian je nejlépe vidět s širokým, čistým odrazem, který odhaluje lesk, aniž by povrch přepálil.
Ukažte měřítko a náznaky hustoty
Spojte celkový pohled s detailním pohledem na bubliny, lom a minerální výplně. U pemzy může pečlivě připravený test plavání ilustrovat nízkou zdánlivou hustotu, pokud je to vhodné.
Upravujte barvy střídmě
Bazalt, skorie, pemza a obsidián jsou snadno zkresleny nadměrným kontrastem nebo saturací. Neutrální pozadí činí texturu lépe čitelnou.
Často kladené otázky
Je sopečná hornina jedním minerálem?
Ne. Sopečná hornina je vulkanická hornina, což znamená, že je směsí minerálů, skla, pórů a někdy sekundárních výplní. Proto se její tvrdost, hustota, lesk a magnetická odezva liší kus od kusu.
Proč některá láva plave?
Vysoce pórovitá pemza obsahuje tolik uzavřených bublin, že její objemová hustota může být nižší než voda. Časem může voda proniknout do pórů a stejný kus může nakonec klesnout ke dnu.
Je obsidián totéž co běžná sopečná hornina?
Obsidián je sopečné sklo, obvykle vzniklé z křemičité lávy, která vychladla příliš rychle na to, aby mohly růst krystaly. Patří do rodiny sopečných hornin, ale opticky a fyzikálně se chová spíše jako přírodní sklo než jako krystalický bazalt.
Září láva pod ultrafialovým světlem?
Sopečný hostitel je obvykle inertní. Občasná fluorescence může pocházet z pozdějších minerálů ve váčcích nebo povlacích, jako je kalcit nebo některé zeolity, spíše než z samotné lávy.
Lze sopečnou horninu použít v akváriích nebo teráriích?
Hustý bazalt a mnoho pórovitých sopečných hornin se běžně používají v některých akvascapech a teráriích po důkladném opláchnutí a vyčištění kartáčem. Ostrý obsidián by měl být vynechán tam, kde by mohl zvířata pořezat, a citlivá prostředí by měla být testována na chemii vody a fyzickou bezpečnost.
Jak lze štěrk odlišit od pórézní lávy?
Štěrk často vykazuje průmyslový kontext, nepřirozené barvy skla, kovové inkluze, neobvykle těžké zóny nebo uměle vypadající povrchy toku. Přírodní láva je lépe podložena sopečným kontextem, minerální texturou, oxidovanými krustami a geologickými souvislostmi.
Základní charakteristika lávy
Láva je povrchová hornina v pohybu, která se stala trvalou. Její fyzikální a optický rozsah je neobvykle široký: bazalt může být hustý a tmavý, skorie může být červenohnědá a pórovitá, pemza může být světlá a plovoucí a obsidián může být černé sopečné sklo s zrcadlově lesklým lomem. Spojujícím příběhem je rychlé ochlazení na povrchu Země, kde plyn, sklo, krystaly, oxidace a voda zanechávají viditelné stopy v hotové hornině.