Вулканическое стекло — аморфный (некристаллизованный) продукт быстро остывающей магмы . Как и все типы стекла , это состояние вещества, промежуточное между плотно упакованным, высокоупорядоченным массивом кристалла и высокоразупорядоченным массивом жидкости . [1] Вулканическое стекло может относиться к интерстициальному материалу или матрице в афанитовой (мелкозернистой) вулканической породе или к любому из нескольких типов стекловидных магматических пород .
Вулканическое стекло образуется при быстром охлаждении магмы . Магма, быстро охлажденная ниже своей нормальной температуры кристаллизации, становится переохлажденной жидкостью, а при дальнейшем быстром охлаждении она становится аморфным твердым веществом. Переход от переохлажденной жидкости к стеклу происходит при температуре, называемой температурой стеклования, которая зависит как от скорости охлаждения, так и от количества растворенной в магме воды. Магма, богатая кремнеземом и бедная растворенной водой, легче всего охлаждается достаточно быстро, чтобы образовать вулканическое стекло. В результате риолитовые магмы, которые богаты кремнеземом, могут производить тефру, полностью состоящую из вулканического стекла, а также могут образовывать стекловидные потоки лавы . [2] Туфы пепловых потоков обычно состоят из бесчисленных микроскопических осколков вулканического стекла. [3] Базальт , который содержит мало кремнезема, образует стекло с трудом, поэтому базальтовая тефра почти всегда содержит по крайней мере некоторое количество кристаллического материала ( кристаллы закалки ). [2] Температура стеклования базальта составляет около 700 °C (1292 °F). [4]
Механизмы, контролирующие образование вулканического стекла, далее иллюстрируются двумя формами базальтового стекла, тахилитом и сидеромеланом . Тахилит непрозрачен для проходящего света из-за обилия крошечных кристаллов оксидных минералов, взвешенных в стекле. Сидеромелан частично прозрачен, поскольку содержит гораздо меньше кристаллов. Сидеромелан обилен только в извержениях, где базальтовая магма очень быстро охлаждается при контакте с водой, например, при фреатомагматических извержениях . [5] Базальтовое вулканическое стекло также присутствует в подушечных лавах . [6]
Из механизмов охлаждения, ответственных за формирование вулканического стекла, наиболее эффективным является закалка водой, за которой следует охлаждение увлеченным воздухом в колонне извержения . Наименее эффективным механизмом является охлаждение на дне потока, контактирующего с землей. [4]
Чаще всего под вулканическим стеклом понимают обсидиан , риолитовое стекло с высоким содержанием кремнезема (SiO 2 ). [7]
Другие типы вулканического стекла включают в себя следующее:
Вулканическое стекло химически нестабильно и легко разлагается. Молекулы воды легко реагируют с открытой, неупорядоченной структурой вулканического стекла, удаляя растворимые катионы из стекла и осаждая вторичные ( аутигенные ) минералы. В результате литификация вулканического пепла является одним из самых быстрых низкотемпературных процессов литификации. Изменение вулканического стекла на срединно-океанических хребтах могло внести значительный вклад в образование массивных сульфидных месторождений , а изменение слоев вулканического пепла сформировало экономически важные месторождения цеолита и бентонита . [9]