Lawa (skała wulkaniczna): cechy fizyczne i optyczne
Linas JuozenasUdostępnij
Lawa: właściwości fizyczne i optyczne
Lawa to stopiona skała, która dociera na powierzchnię Ziemi i zastyga jako skała wulkaniczna, czyli wylewna. Jej wygląd zależy od składu chemicznego, zawartości gazów, szybkości chłodzenia i środowiska: przepływ bazaltu może stać się gęstym kamieniem węglowym, pienistym szkliwem, poduszkami podwodnymi lub szklistym tachylitem, podczas gdy erupcje bogate w krzemionkę mogą zastygać jako obsydian lub rozszerzać się w pumeks.
Co lawa staje się po ochłodzeniu
Lawa nie jest jednym minerałem. Jest powierzchniowym wyrazem magmy, a po ochłodzeniu staje się skałą wulkaniczną zbudowaną z kryształów, szkła, pęcherzyków i czasem późniejszych wypełnień mineralnych. Dlatego fizyczne i optyczne właściwości „skały lawowej” różnią się znacznie – od gęstego bazaltu po pumeks, który może unosić się na wodzie.
Skład ma kluczowe znaczenie. Lawa bazaltowa jest bogata w żelazo i magnez, zwykle ciemna, stosunkowo płynna i zwykle zbudowana z plagioklazu, piroksenu, oliwinu oraz tlenków żelaza i tytanu. Lawa andezytowa ma skład i lepkość pośrednią, często jest szara do brązowej i porfirowa. Lawa ryolitowa jest bogata w krzemionkę, bardzo lepka i szczególnie podatna na tworzenie szkła wulkanicznego, obsydianu oraz bardzo pęcherzykowego pumeksu.
Lawa bazaltowa
Lawa mafijna o niskiej lepkości, która zwykle tworzy drobnoziarnisty bazalt, powierzchnie typu pāhoehoe, łamane bryły ʻaʻā, szkliwo i podwodne poduszki.
Lawa andezytowa
Lawa pośrednia o średniej lepkości, często zawierająca widoczne fenokryształy skalenia, piroksenu lub amfibolu w drobnoziarnistej, szaro-brązowej masie podstawowej.
Lawa ryolitowa
Lawa bogata w krzemionkę, która może zastygać jako obsydian, rozszerzać się w pumeks lub zachowywać drobne pasma przepływu i tekstury devitrifikacji.
Właściwości fizyczne i optyczne
Poniższe wartości opisują typowy materiał skał wulkanicznych, zwłaszcza lawy bazaltowej. Poszczególne fragmenty mogą się różnić, ponieważ lawa jest zbiorem minerałów, szkła, pęcherzyków i produktów alteracji.
| Właściwość | Typowy materiał lawy | Uwaga interpretacyjna |
|---|---|---|
| Rodzaj materiału | Wylewna skała magmowa | Może zawierać kryształy, szkło wulkaniczne, pęcherzyki, skorupy utleniające i minerały wtórne. |
| Typowe minerały | Plagioklaz, piroksen, oliwin, magnetyt, ilmenit, szkło wulkaniczne | Lawa andezytowa może zawierać amfibol; szkło ryolitowe może być ubogie w minerały w skali próbki ręcznej. |
| Kolor | Czarny, ciemnoszary, brązowy, ceglastoczerwony, kremowy, jasnoszary lub szklisty czarny | Świeży bazalt jest zwykle czarny do węglowego; czerwona skoria odzwierciedla utlenianie żelaza; pumeks jest często jasny. |
| Tekstura | Afanitowa, pęcherzykowa, szklista, porfirowa, pienista, skoriaszta, sznurkowa, blokowa lub poduszkowa | Tekstura odzwierciedla szybkość chłodzenia, zawartość gazu, styl erupcji oraz to, czy lawa chłodziła się na powietrzu czy w wodzie. |
| Twardość w skali Mohsa | Ogólnie około 5 do 6,5 | Obsydian ma zwykle około 5 do 5,5; pumeks może być kruchy mimo szklistego materiału o twardości Mohsa około 6. |
| Gęstość właściwa i gęstość pozorna | Gęstość ramowa zwykle około 2,7 do 3,1; gęstość pozorna może być znacznie niższa przy porowatości | Pumeks może unosić się na wodzie, ponieważ zamknięte pęcherzyki obniżają gęstość; skoria jest lżejsza niż zwarty bazalt. |
| Połysk | Matowy, ziemisty, podszklisty, jedwabisto-matowy lub szklisty | Obsydian jest szklisty; bazalt może wykazywać subtelny połysk na świeżych złamaniach; pumeks jest zwykle matowy. |
| Łupliwość | Nierówna, ziarnista, szorstka, drzazgowata lub muszlowata w szkle | Obsydian łamie się ostrymi krawędziami muszlowymi; skały pęcherzykowe łamią się wzdłuż ścianek pęcherzyków. |
| Barwa ryski | Szaro-czarna do ciemnej, zazwyczaj niecharakterystyczna | Skały są mieszaninami, więc barwa ryski jest mniej przydatna niż tekstura, magnetyzm, gęstość i kontekst. |
| Magnetyzm | Słabo magnetyczny do lokalnie magnetycznego | Magnetyt i ilmenit mogą wywołać reakcję, szczególnie w materiale bazaltowym. |
| Reakcja na kwas | Brak musowania lawy w słabym kwasie | Późne powłoki lub wypełnienia węglanowe mogą reagować, ale skała wulkaniczna nie jest wapieniem. |
| Charakter optyczny | Zmienny: kryształy dwójłomne w masie podstawowej, szkło izotropowe w obsydianie | Cienkie przekroje ukazują plagioklaz, piroksen, oliwin, szkło i mikrolity; obsydian jest głównie izotropowy. |
| Fluorescencja | Zazwyczaj obojętna | Niektóre powłoki, zeolity, kalcyt lub amygdały mogą fluorescować, ale sama lawa zazwyczaj nie wykazuje fluorescencji. |
Zachowanie optyczne
Zachowanie optyczne lawy zależy od szybkości chłodzenia. Szybkie chłodzenie może zachować szkło; wolniejsze chłodzenie, nawet w obrębie przepływu lawy, powoduje powstawanie drobnych kryształów. Pęcherzyki gazu rozpraszają światło, podczas gdy szkliste powierzchnie mogą odbijać światło jak lustro.
Obsydian to szkło wulkaniczne. Jest amorficzny i optycznie izotropowy, więc zachowuje się inaczej niż krystaliczne skały wulkaniczne. Polerowana lub świeżo złamana krawędź może wykazywać błyszczący, lustrzany połysk, łupliwość muszlową, pasmowanie przepływu oraz, w niektórych odmianach, efekty połysku lub śnieżnobiałe sferulity.
Bazalt i andezyt zawierają drobne kryształy w drobnoziarnistej masie podstawowej. W cienkich przekrojach płytki plagioklazu mogą wykazywać polizyntetyczne bliźniaczenie, pirokseny mają zwykle wysoki relief, a oliwiny mogą występować jako zmienione lub świeże fenokryształy. Pumeks i skoria są optycznie zdominowane przez pęcherzyki: światło rozprasza się na ściankach pęcherzy, tworząc matowy, piankowy wygląd.
Kolor i stabilność powierzchni
Kolor lawy odzwierciedla chemię i wietrzenie. Świeży bazalt jest czarny do węglowego z powodu bogatych w żelazo krzemianów, szkła wulkanicznego i tlenków żelaza i tytanu. Skoria może być czarna, mahoniowa lub ceglastoczerwona, gdy żelazo utlenia się wzdłuż ścian pęcherzyków. Pumeks jest zwykle kremowy, jasnoszary lub biały, gdy szkło jest czyste, z beżowymi do rdzawej plamami tam, gdzie przepływały płyny zawierające żelazo.
Obsydian jest zazwyczaj czarny, ale odmiany mogą być mahoniowe, śnieżynkowe, prążkowane lub z połyskiem, w zależności od utleniania żelaza, dewitryfikacji, wzrostu kryształów i mikroskopijnych inkluzji. Większość skał wulkanicznych jest stabilna w zwykłych warunkach ekspozycji wewnętrznej, choć szkliste powierzchnie mogą z czasem tworzyć warstwy hydratacyjne. Należy unikać szybkiego nagrzewania i chłodzenia, ponieważ szkło wulkaniczne może pękać lub łuszczyć się pod wpływem szoku termicznego.
Czarny i węglowy
Typowe dla świeżego bazaltu, tachylitu i obsydianu. Świeże pęknięcie jest często ciemniejsze i czystsze niż powierzchnie zewnętrzne poddane wietrzeniu.
Czerwone i brązowe utlenianie
Powszechny w skori, żużlach i wietrzejącym bazalcie, gdzie minerały zawierające żelazo uległy utlenieniu na powietrzu lub w wodzie przy powierzchni.
Jasny pumeks
Zwykle związane z krzemionkowym, pienistym szkłem z licznymi zamkniętymi pęcherzykami. Jego niska pozorna gęstość jest strukturalna, a nie wynika z odrębnej tożsamości mineralnej.
Tekstury i morfologie
Skalne wulkaniczne często identyfikuje się bardziej wiarygodnie po teksturze niż samym kolorze. Ścianki pęcherzy, szkliste pęknięcia, pasmowanie przepływu, poduszki i rozmiar kryształów odzwierciedlają warunki erupcji i chłodzenia.
| Tekstura lub forma | Jak powstaje | Widoczny charakter | Powszechny materiał |
|---|---|---|---|
| Bazalt afanitowy | Szybkie chłodzenie powoduje powstawanie kryształów zbyt małych, by łatwo je zobaczyć bez powiększenia. | Gęsty, ciemnoszary do czarnego kamień, czasem z subtelnym połyskiem na pęknięciach. | Bazalt i drobnoziarnista andezyt. |
| Lawa pęcherzykowa | Rozpuszczone gazy rozszerzają się wraz ze spadkiem ciśnienia, pozostawiając pęcherzyki w stygnącej skale. | Zaokrąglone lub rozciągnięte otwory; lekki jak na swój rozmiar, gdy pęcherzyki są liczne. | Skoria, bazalt pęcherzykowy, pumeks. |
| Skoria | Lawa mafijna do pośredniej pienią się, a następnie stygnie z grubszymi ściankami pęcherzy niż pumeks. | Ciemna, rdzawej lub czerwono-brązowa porowata skała o szorstkich powierzchniach. | Bazaltowe do andezytowych żużle i przepływy. |
| Pumeks | Magma bogata w gaz i krzemionkę rozszerza się w pieniste szkło. | Jasny, lekki, silnie pęcherzykowy materiał, który może unosić się na wodzie, dopóki woda nie wniknie w pory. | Rhyolitowy do dacytowego pumeks. |
| Obsydian | Lawa bogata w krzemionkę stygnie na tyle szybko, że zachowuje szkło zamiast kryształów. | Szklisty połysk, muszlowate złamanie, ostre krawędzie, pasma przepływu lub sferulity w niektórych kawałkach. | Rhyolitowe szkło wulkaniczne. |
| Pāhoehoe | Płynny bazalt tworzy elastyczną skórkę chłodzącą, która się fałduje, gdy lawa nadal się porusza pod spodem. | Powierzchnie sznurkowe, gładkie, pofałdowane lub faliste. | Skorupy przepływu bazaltowego. |
| ʻAʻā | Bardziej rozdrobniony przepływ rozpada się na kanciaste bryły, gdy poruszająca się lawa jest rozrywana. | Postrzępione, szorstkie, blokowe powierzchnie z ostrymi fragmentami. | Prądy bazaltowe i żużle. |
| Lawa poduszkowa | Lawa wybucha pod wodą i stygnie w zaokrąglone płaty ze szklistymi, schłodzonymi krawędziami. | Bulwiaste, ułożone warstwowo, poduszkowate formy, często z promienistymi pęknięciami lub schłodzonymi brzegami. | Bazalt podwodny. |
| Bomby lawowe | Stopione lub plastyczne fragmenty są wyrzucane i formowane podczas lotu. | Formy aerodynamiczne, skręcone, wrzecionowate, wstążkowe lub o strukturze skórki chleba. | Bazaltowe do andezytowych wyrzuty. |
| Lawa amygdaloidalna | Pęcherzyki są później wypełniane przez minerały wtórne. | Zaokrąglone wypełnienia chalcedonu, agatu, kalcytu, zeolitów lub innych minerałów w skale macierzystej. | Bazalt i andezyt z późniejszą zmianą płynną. |
Identyfikacja i podobne materiały
Poprawne rozpoznanie lawy wymaga połączenia tekstury, gęstości, magnetyzmu, złamania i kontekstu. Sam kolor jest niewiarygodny: czarne szkło przemysłowe, żużel z pieca, koks węglowy, barwione porowate koraliki i sztuczne materiały ogrodnicze mogą na pierwszy rzut oka przypominać skałę wulkaniczną.
Proste obserwacje
- Szukaj pęcherzyków: bąbelki mogą być okrągłe, rozciągnięte, otwarte lub wypełnione minerałami.
- Sprawdź wagę: pumeks jest wyjątkowo lekki, skała łupkowa jest lżejsza niż gęsty bazalt, a zwarty bazalt jest solidny w dotyku.
- Użyj małego magnesu: bazalt może słabo reagować z powodu magnetytu lub ilmenitu.
- Obserwuj złamanie: obsydian ma ostre, muszlowate złamanie szkła; bazalt łamie się bardziej ziarnisto.
- Słaby kwas nie powinien musować na wulkanicznym podłożu, choć wypełnienia węglanowe mogą reagować.
Żużel przemysłowy
Żużel może być pęcherzykowy i ciemny, ale często wykazuje nienaturalne szkliste kolory, metaliczne inkluzje, smugi żelaza, bardzo kanciaste sztuczne powierzchnie lub kontekst związany z odlewniami, starymi torowiskami, paleniskami lub odpadami przemysłowymi, a nie polem wulkanicznym.
Obsydian i szkło wytworzone
Oba są szkliste i łupkowate. Naturalny obsydian często pokazuje pasma przepływu, inkluzje mineralne, sferulity lub wiarygodny kontekst wulkaniczny; szkło produkowane może mieć ślady formy, pęcherzyki o innym charakterze lub niegeologicznie jednolitą barwę.
Bazalt i andezyt
Bazalt jest zwykle ciemniejszy i bogatszy w oliwin, piroksen i tlenki żelaza i tytanu. Andezyt jest zazwyczaj szary do brązowego i może mieć bardziej widoczne fenokryszta skalenia lub amfibolu. Do dokładnej klasyfikacji potrzebne są metody laboratoryjne.
Wskazówki mikroskopowe
Cienkie przekroje mogą pokazywać łuski plagioklazu z bliźniaczeniem, pirokseny o wysokim kontraście, fenokryszta oliwinu, tlenki Fe-Ti, szkliste podłoże i mikrolity. Obsidian jest głównie szkłem izotropowym, podczas gdy obsydian śnieżny zawiera promieniujące sferulity powstałe podczas dewitryfikacji.
Pielęgnacja, obsługa i przechowywanie
Skały wulkaniczne są różne – od twardego, gęstego bazaltu po delikatny pumeks i szkło wulkaniczne o ostrych krawędziach. Najbezpieczniejsza pielęgnacja jest prosta: delikatnie usuwaj kurz, unikaj zbędnych olejów i chemikaliów oraz podpieraj porowate kawałki od spodu.
Czyszczenie
Używaj miękkiego pędzla, gruszki powietrznej lub suchej mikrofibry. Krótkie, delikatne płukanie można stosować do stabilnego bazaltu, skory lub pumeksu, ale kawałki powinny dokładnie wyschnąć, aby wilgoć nie pozostała uwięziona w pęcherzykach. Oleje i ciężkie mydła mogą przyciemniać porowate powierzchnie i przyciągać kurz.
Ostre szkło
Odłamki obsydianu i naturalne włókna wulkanicznego szkła mogą skaleczyć skórę. Chwyć chropowaty obsydian za szerokie powierzchnie, owiń ostre kawałki podczas przechowywania i trzymaj delikatne włókna z dala od oczu, zwierząt i tkanin.
Materiał porowaty
Pumeks i skora mogą się kruszyć lub sypać przy cienkich ściankach pęcherzyków. Nie zaciskaj mocno krawędzi porowatych. Przechowuj z amortyzacją, aby drgania nie ścierały ścianek.
Ciepło i wilgoć
Unikaj piekarników, wrzącej wody, bezpośredniego ognia i gwałtownych zmian temperatury. Wulkaniczne szkło może pękać pod wpływem szoku termicznego, a porowata skała może zatrzymywać wilgoć, która rozszerza się podczas ogrzewania.
Obserwacja i fotografowanie lawy
Najlepszym sposobem wizualnego badania lawy jest użycie światła dopasowanego do tekstury. Gęsty bazalt korzysta z miękkiego światła bocznego. Skora i pumeks potrzebują światła bocznego, które rzuca drobne cienie w pęcherzykach. Obsidian często wymaga jednego szerokiego odbicia, aby ukazać pasma przepływu, oraz drugiego, łagodniejszego światła, by szkło nie stało się jednolicie czarne.
Używaj światła bocznego do obserwacji porów
Niski kąt boczny ułatwia dostrzeżenie ścianek pęcherzyków, chropowatych powierzchni skory, klinkieru ʻaʻā oraz amygdałów.
Kontroluj odbicia na szkle
Obsidian najlepiej prezentuje się z szerokim, czystym odbiciem, które ukazuje połysk bez prześwietlania powierzchni.
Pokaż skalę i wskazówki dotyczące gęstości
Połącz widok całości z zbliżeniem na pęcherzyki, pęknięcia i wypełnienia mineralne. W przypadku pumeksu starannie przygotowany test unoszenia może pokazać niską pozorną gęstość, gdy jest to odpowiednie.
Ograniczaj korekty kolorów
Bazalt, skoria, pumeks i obsydian są łatwo zniekształcane przez nadmierny kontrast lub nasycenie. Neutralne tła ułatwiają odczytanie tekstury.
Najczęściej zadawane pytania
Czy skała wulkaniczna to jeden minerał?
Nie. Skała wulkaniczna to skała wulkaniczna, co oznacza, że jest mieszaniną minerałów, szkła, porów i czasem wtórnych wypełnień. Dlatego jej twardość, gęstość, połysk i reakcja magnetyczna różnią się w zależności od egzemplarza.
Dlaczego niektóre skały wulkaniczne unoszą się na wodzie?
Bardzo pęcherzykowy pumeks zawiera tak wiele zamkniętych pęcherzyków, że jego gęstość objętościowa może być niższa niż woda. Z czasem woda może wniknąć do porów i ten sam kawałek może ostatecznie zatonąć.
Czy obsydian to to samo co zwykła skała wulkaniczna?
Obsydian to szkło wulkaniczne, zwykle powstałe z lawy bogatej w krzemionkę, która schłodziła się zbyt szybko, by mogły wyrosnąć kryształy. Należy do rodziny skał wulkanicznych, ale optycznie i fizycznie zachowuje się bardziej jak naturalne szkło niż jak krystaliczny bazalt.
Czy lawa fluorescencyjnie świeci pod światłem ultrafioletowym?
Gospodarz wulkaniczny jest zwykle obojętny. Sporadyczna fluorescencja może pochodzić z późniejszych minerałów w pęcherzykach lub powłokach, takich jak kalcyt lub niektóre zeolity, a nie z samej lawy.
Czy skała wulkaniczna może być używana w akwariach lub terrariach?
Gęsty bazalt i wiele porowatych skał wulkanicznych jest często używanych w akwariach i terrariach po dokładnym płukaniu i szczotkowaniu. Ostre kawałki obsydianu należy unikać tam, gdzie zwierzęta mogłyby się skaleczyć, a wrażliwe środowiska należy testować pod kątem chemii wody i bezpieczeństwa fizycznego.
Jak odróżnić żużel od lawy pęcherzykowej?
Żużel często wskazuje na kontekst przemysłowy, nienaturalne kolory szkła, metaliczne inkluzje, niezwykle ciężkie strefy lub sztucznie wyglądające powierzchnie przepływu. Naturalna lawa jest lepiej rozpoznawalna dzięki kontekstowi wulkanicznemu, teksturze minerałów, skorupom utleniającym i powiązaniom geologicznym.
Podstawowy charakter lawy
Lawa to skała powstała na powierzchni Ziemi w ruchu, która została utrwalona. Jej zakres fizyczny i optyczny jest niezwykle szeroki: bazalt może być gęsty i ciemny, skała spiekowa (skoria) może mieć czerwono-brązowy kolor i być porowata, pumeks może być jasny i pływający, a obsydian to czarne szkło wulkaniczne o lustrzanym, jasnym pęknięciu. Łączącym je elementem jest szybkie schłodzenie na powierzchni Ziemi, gdzie gaz, szkło, kryształy, utlenianie i woda pozostawiają widoczne ślady w gotowej skale.