Лава (вулканическая порода): физические и оптические характеристики
Поделиться
Лава: физические и оптические характеристики
Лава — это расплавленная порода, которая достигает поверхности Земли и остывает, образуя вулканическую или внеконденсационную породу. Её внешний вид зависит от химического состава, содержания газов, скорости охлаждения и окружающей среды: поток базальта может превратиться в плотный угольный камень, пористую скорию, подводные подушки или стекловидный тахилит, тогда как извержения, богатые кремнезёмом, могут закалиться в обсидиан или расшириться в пемзу.
Что становится лавой после остывания
Лава — это не один минерал. Это поверхностное проявление магмы, и после остывания она становится вулканической породой, состоящей из кристаллов, стекла, пузырьков и иногда позднейших минераловых заполнений. Поэтому физические и оптические свойства «лавовой породы» сильно варьируются — от плотного базальта до пемзы, которая может плавать.
Состав имеет первостепенное значение. Базальтовая лава богата железом и магнием, обычно тёмная, относительно текучая и обычно состоит из плагиоклаза, пироксена, оливина и железо-титановых оксидов. Андезитовая лава имеет промежуточный состав и вязкость, часто серая или коричневая и порфировая. Риолитовая лава богата кремнезёмом, высоковязкая и особенно склонна к образованию вулканического стекла, обсидиана и чрезвычайно пористой пемзы.
Базальтовая лава
Лава с низкой вязкостью и мафическим составом, которая обычно образует мелкозернистый базальт, верёвчатые поверхности пахоэхо, сломанные клінкеры ʻaʻā, скорию и подводные подушки.
Андезитовая лава
Промежуточная лава со средней вязкостью, часто содержащая видимые фенокристаллы полевого шпата, пироксена или амфибола в мелкозернистом серо-коричневом основании.
Риолитовая лава
Лава, богатая кремнезёмом, которая может закалиться в обсидиан, расшириться в пемзу или сохранить тонкие слои потока и текстуры девитрификации.
Физические и оптические свойства
Ниже приведены значения, описывающие распространённый материал вулканических пород, особенно базальтовой лавы. Отдельные образцы могут различаться, так как лава представляет собой агрегат минералов, стекла, пузырьков и продуктов изменения.
| Свойство | Типичный материал лавы | Интерпретационная заметка |
|---|---|---|
| Тип материала | Внеконденсационная магматическая порода | Может содержать кристаллы, вулканическое стекло, пузырьки, окислительные корки и вторичные минералы. |
| Распространённые минералы | Плагиоклаз, пироксен, оливин, магнетит, ильменит, вулканическое стекло | Андезитовая лава может содержать амфибол; риолитовое стекло может быть бедным минералами на масштабе образца. |
| Цвет | Черный, темно-серый, коричневый, кирпично-красный, кремовый, светло-серый или стекловидно-черный | Свежий базальт обычно черный или угольно-черный; красная скория отражает окисление железа; пемза часто светлая. |
| Текстура | Афанитовая, пористая, стекловидная, порфировая, пенистая, скориозная, веревчатая, блочная или подушковидная | Текстура отражает скорость охлаждения, содержание газа, стиль извержения и то, охлаждалась ли лава на воздухе или в воде. |
| Твердость по Моосу | В целом около 5–6,5 | Обсидиан обычно около 5–5,5; пемза может быть хрупкой, несмотря на стекловидный материал с твердостью по Моосу около 6. |
| Удельный вес и кажущаяся плотность | Плотность каркаса обычно около 2,7–3,1; кажущаяся плотность может быть значительно ниже при пористости | Пемза может плавать, так как запечатанные пузырьки снижают объемную плотность; скория легче плотного базальта. |
| Блеск | Тусклый, земляной, полустекловидный, шелковисто-матовый или стекловидный | Обсидиан стекловидный; базальт может иметь слабый блеск на свежих изломах; пемза обычно матовая. |
| Излом | Неровный, зернистый, шероховатый, щепковатый или раковистый в стекле | Обсидиан ломается с острыми раковистыми краями; пористые породы ломаются по стенкам пузырьков. |
| Цвет черты | Серый до темного, обычно не диагностический | Породы являются смесями, поэтому цвет черты менее информативен, чем текстура, магнетизм, плотность и контекст. |
| Магнетизм | Слабо магнитен или локально магнитен | Магнетит и ильменит могут вызывать реакцию, особенно в базальтовом материале. |
| Кислотная реакция | Лава сама по себе не шипит в слабой кислоте | Поздние карбонатные покрытия или заполнения могут реагировать, но вулканическая порода не является известняком. |
| Оптический характер | Переменный: двулучепреломляющие кристаллы в основной массе, изотропное стекло в обсидиане | Тонкие срезы показывают плагиоклаз, пироксен, оливин, стекло и микролиты; обсидиан в основном изотропен. |
| Флуоресценция | Обычно инертен | Некоторые покрытия, цеолиты, кальцит или амигдалы могут флуоресцировать, но сама лава обычно не светится. |
Оптическое поведение
Оптическое поведение лавы определяется скоростью охлаждения. Быстрое охлаждение сохраняет стекло; более медленное охлаждение, даже внутри лавового потока, приводит к образованию мелких кристаллов. Газовые пузырьки рассеивают свет, а стеклянные поверхности могут отражать свет, как зеркало.
Обсидиан — это вулканическое стекло. Он аморфен и оптически изотропен, поэтому ведет себя иначе, чем кристаллические вулканические породы. Отполированная или свежесломанная кромка может иметь блестящий, зеркальный блеск, раковистый излом, полосатость потока и, в некоторых разновидностях, эффекты сияния или снежинки-сферолиты.
Базальт и андезит содержат крошечные кристаллы в мелкозернистой матрице. В тонком срезе плагиоклазовые пластинки могут показывать полисинтетическое двойникование, пироксен обычно имеет высокий рельеф, а оливин может выглядеть как изменённые или свежие фенокристаллы. Пемза и скория оптически доминируют пузырьки: свет рассеивается по стенкам пузырьков, создавая матовый, похожий на пену вид.
Цвет и стабильность поверхности
Цвет лавы отражает её химический состав и степень выветривания. Свежий базальт чёрный до угольно-чёрного из-за железосодержащих силикатов, вулканического стекла и оксидов железа и титана. Скория может быть чёрной, махагоновой или кирпично-красной из-за окисления железа вдоль стенок пузырьков. Пемза обычно кремовая, светло-серая или белая при чистом стекле, с бежевыми или ржавыми пятнами там, где проходили железосодержащие жидкости.
Обсидиан обычно чёрный, но его разновидности могут быть махагоновыми, снежными, полосатыми или с блеском в зависимости от окисления железа, девитрификации, роста кристаллов и микроскопических включений. Большинство вулканических пород стабильно при обычном внутреннем хранении, хотя стекловидные поверхности могут со временем покрываться гидратационными корками. Следует избегать резкого нагрева и охлаждения, так как вулканическое стекло может трескаться или ломаться от термического шока.
Чёрный и угольный
Типично для свежего базальта, тахилита и обсидиана. Свежий излом часто темнее и чище, чем выветрившиеся внешние поверхности.
Красное и коричневое окисление
Распространена в скории, шлаках и выветрившемся базальте, где железосодержащие минералы окисляются на воздухе или в приповерхностной воде.
Светлая пемза
Обычно связаны с кремнезёмистым пенистым стеклом с множеством запечатанных пузырьков. Его низкая кажущаяся плотность обусловлена структурой, а не отдельной минеральной сущностью.
Текстуры и морфологии
Вулканические породы часто надёжнее определяются по текстуре, чем только по цвету. Стенки пузырьков, стекловидные трещины, полосы течения, подушки и размер кристаллов отражают условия извержения и охлаждения.
| Текстура или форма | Как образуется | Видимые характеристики | Распространённый материал |
|---|---|---|---|
| Афанитовый базальт | Быстрое охлаждение образует кристаллы слишком мелкие, чтобы их было легко увидеть без увеличения. | Плотный темно-серый до чёрного камень, иногда с едва заметным блеском трещин. | Базальт и мелкозернистый андезит. |
| Пузырчатая лава | Растворённые газы расширяются при снижении давления, оставляя пузырьки в остывающей породе. | Округлые или вытянутые отверстия; легкий для своего размера при большом количестве пузырьков. | Скория, пузырчатый базальт, пемза. |
| Скория | Мафические и промежуточные лавы вспениваются, затем остывают с более толстыми стенками пузырьков, чем пемза. | Тёмная, ржавая или красно-коричневая пористая порода с грубой поверхностью. | Базальтовые и андезитовые шлаки и потоки. |
| Пемза | Газонасыщенная кремнезёмсодержащая магма расширяется в пенистое стекло. | Светлый, лёгкий, сильно пузырчатый материал, который может плавать, пока вода не проникнет в поры. | Риолитовая до дацитовой пемза. |
| Обсидиан | Кремнезёмсодержащая лава быстро охлаждается, сохраняя стекло, а не кристаллы. | Стеклянный блеск, раковистый излом, острые края, поточные полосы или сферолиты в некоторых образцах. | Риолитовое вулканическое стекло. |
| Пахоэхо | Текучий базальт образует гибкую охлаждающую корку, которая складывается, пока лава продолжает двигаться под ней. | Верёвчатые, гладкие, сложенные или вздутые поверхности. | Корки базальтового потока. |
| ʻАʻā | Более разрушенный поток распадается на угловатый клинкер, когда движущаяся лава разрывается. | Зазубренные, грубые, блочные поверхности с острыми фрагментами. | Базальтовые потоки и шлаки. |
| Подушечная лава | Лава извергается под водой и быстро охлаждается, образуя округлые лопасти с стекловидными охлаждёнными краями. | Луковичные, сложенные, подушкообразные формы, часто с радиальными трещинами или охлаждёнными краями. | Подводный базальт. |
| Лавовые бомбы | Расплавленные или пластичные фрагменты выбрасываются и формируются в полёте. | Аэродинамические, скрученные, веретенообразные, ленточные или коркообразные формы. | Базальтовые и андезитовые выбросы. |
| Амидгалоидная лава | Пузырьки позже заполняются вторичными минералами. | Округлые заполнения халцедона, агата, кальцита, цеолитов или других минералов в породе-носителе. | Базальт и андезит с последующей флюидной изменённостью. |
Определение и похожие материалы
Правильное определение лавы требует сочетания текстуры, плотности, магнитности, излома и контекста. Цвет сам по себе ненадежен: чёрное промышленное стекло, печной шлак, угольный клинкер, окрашенные пористые бусины и искусственные материалы для ландшафта могут на первый взгляд напоминать вулканическую породу.
Простые наблюдения
- Ищите пузырьки: они могут быть круглыми, вытянутыми, открытыми или заполненными минералами.
- Проверьте вес: пемза ощущается необычно лёгкой, скора — легче плотного базальта, а компактный базальт кажется плотным.
- Используйте маленький магнит: базальт может слабо реагировать из-за магнетита или ильменита.
- Наблюдайте за изломом: у обсидиана острый раковистый стеклянный излом; базальт ломается более зернисто.
- Слабая кислота не должна шипеть на вулканической породе, хотя карбонатные заполнения могут реагировать.
Промышленный шлак
Шлак может быть пузырчатым и тёмным, но часто демонстрирует неестественные стеклянные цвета, металлические включения, железные пятна, очень угловатые искусственные поверхности или контекст, связанный с литейными цехами, старыми железнодорожными путями, кострищами или промышленными отходами, а не с вулканическим полем.
Обсидиан и искусственное стекло
Оба стекловидные и имеют раковистый излом. Природный обсидиан часто показывает потоковые полосы, минеральные включения, сферулиты или правдоподобный вулканический контекст; искусственное стекло может иметь следы формы, пузыри другого характера или негеологическую цветовую однородность.
Базальт и андезит
Базальт обычно темнее и богаче оливином, пироксеном и железо-титанистыми оксидами. Андезит обычно серо-коричневый и может содержать более заметные фенокристаллы полевого шпата или амфибола. Для точной классификации нужны лабораторные методы.
Подсказки под микроскопом
Тонкие срезы могут показывать плагиоклазовые пластинки с двойниками, пироксен с высоким рельефом, фенокристаллы оливина, Fe-Ti оксиды, стекловидную матрицу и микролиты. Обсидиан в основном изотропное стекло, тогда как снежный обсидиан содержит радиально расходящиеся сферулиты, образовавшиеся при девитрификации.
Уход, обращение и хранение
Вулканические породы варьируются от прочного плотного базальта до хрупкой пемзы и остроконечного вулканического стекла. Самый безопасный подход к уходу прост: аккуратно удаляйте пыль, избегайте ненужных масел и химикатов, поддерживайте пористые куски снизу.
Чистка
Используйте мягкую кисть, воздушную грушу или сухую микрофибру. Краткое бережное ополаскивание подходит для стабильного базальта, скории или пемзы, но куски должны полностью высохнуть, чтобы влага не оставалась в пузырьках. Масла и сильные моющие средства могут затемнять пористые поверхности и притягивать пыль.
Острое стекло
Осколки обсидиана и волокна природного вулканического стекла могут порезать кожу. Обращайтесь с шероховатым обсидианом за широкие грани, оборачивайте острые куски при хранении и держите хрупкие стеклянные волокна подальше от глаз, домашних животных и тканей.
Пористый материал
Пемза и скория могут осыпаться или крошиться на тонких стенках пузырьков. Не зажимайте края с пузырьками слишком сильно. Храните с амортизацией, чтобы вибрации не разрушали стенки.
Тепло и влага
Избегайте печей, кипящей воды, открытого пламени и резких перепадов температуры. Вулканическое стекло может треснуть от термического шока, а пористая порода может задерживать влагу, которая расширяется при нагревании.
Наблюдение и фотографирование лавы
Лучший способ визуально изучать лаву — использовать свет, соответствующий текстуре. Плотный базальт выигрывает от мягкого бокового света. Скория и пемза нуждаются в косом свете, создающем маленькие тени в пузырьках. Обсидиан часто требует одного широкого отражения для выявления потоковых полос и второго, более мягкого света, чтобы стекло не становилось бесформенно черным.
Используйте косой свет для пор
Низкий боковой угол облегчает видимость стенок пузырьков, шероховатых поверхностей скории, клинкера ʻaʻā и амигдал.
Контролируйте отражения на стекле
Обсидиан лучше всего демонстрируется при широком, чистом отражении, которое показывает блеск, не переэкспонируя поверхность.
Показывайте масштаб и признаки плотности
Сочетайте общий вид с крупным планом пузырьков, излома и минеральных заполнений. Для пемзы аккуратно проведённый тест на плавучесть может показать низкую кажущуюся плотность, когда это уместно.
Ограничьте цветокоррекцию
Базальт, скория, пемза и обсидиан легко искажаются чрезмерным контрастом или насыщенностью. Нейтральные фоны делают текстуру более читаемой.
Часто задаваемые вопросы
Является ли лавовая порода одним минералом?
Нет. Лавовая порода — это вулканическая порода, то есть смесь минералов, стекла, пор и иногда вторичных заполнений. Поэтому её твёрдость, плотность, блеск и магнитные свойства варьируются от образца к образцу.
Почему некоторые лавовые породы плавают?
Сильно пузырчатая пемза содержит так много запечатанных пузырьков, что её объёмная плотность может быть ниже плотности воды. Со временем вода может проникать в поры, и тот же кусок в итоге может утонуть.
Обсидиан — это то же самое, что обычная лавовая порода?
Обсидиан — это вулканическое стекло, обычно образующееся из кремнезёмной лавы, которая остыла слишком быстро, чтобы кристаллы могли вырасти. Он относится к семейству вулканических пород, но оптически и физически ведёт себя скорее как натуральное стекло, чем как кристаллический базальт.
Флуоресцирует ли лава под ультрафиолетовым светом?
Вулканический материнский материал обычно инертен. Иногда флуоресценция может исходить от поздних минералов в пузырьках или покрытиях, таких как кальцит или определённые цеолиты, а не от самой лавы.
Можно ли использовать лавовую породу в аквариумах или террариумах?
Плотный базальт и многие пористые лавовые породы обычно используются в некоторых акваскейпах и террариумах после тщательного промывания и чистки щёткой. Острый обсидиан следует избегать там, где животные могут порезаться, а чувствительные среды обитания нужно проверять на химический состав воды и физическую безопасность.
Как отличить шлак от пузырчатой лавы?
Шлак часто демонстрирует промышленный контекст, неестественные цвета стекла, металлические включения, необычно тяжёлые зоны или искусственно выглядящие поверхности потока. Натуральная лава лучше подтверждается вулканическим контекстом, минеральной текстурой, окисными корками и геологическими ассоциациями.
Основные характеристики лавы
Лава — это поверхностьвая порода в движении, ставшая постоянной. Её физический и оптический диапазон необычайно широк: базальт может быть плотным и тёмным, скория — красно-коричневой и пористой, пемза — светлой и плавучей, а обсидиан — чёрным вулканическим стеклом с зеркально ярким изломом. Объединяющая история — быстрое охлаждение на поверхности Земли, где газ, стекло, кристаллы, окисление и вода оставляют видимые следы в готовом камне.