Вулканическое стекло — аморфный (некристаллизованный) продукт быстро остывающей магмы . Как и все типы стекла , это состояние вещества, промежуточное между плотно упакованным, высокоупорядоченным массивом кристаллов и сильно неупорядоченным массивом жидкости . [1] Вулканическое стекло может относиться к поровому 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 до температуры ниже нормальной температуры кристаллизации, становится переохлажденной жидкостью, а при дальнейшем быстром охлаждении превращается в аморфное твердое вещество. Переход от переохлажденной жидкости к стеклу происходит при температуре, называемой температурой стеклования, которая зависит как от скорости охлаждения, так и от количества воды, растворенной в магме. Магму, богатую кремнеземом и бедную растворенной водой, легче всего охладить достаточно быстро, чтобы образовать вулканическое стекло. В результате риолитовая магма с высоким содержанием кремнезема может производить тефру , полностью состоящую из вулканического стекла, а также может образовывать стекловидные потоки лавы . [2] Туфы пепловых потоков обычно состоят из бесчисленных микроскопических осколков вулканического стекла. [3] Базальт с низким содержанием кремнезема образует стекло лишь с трудом, так что базальтовая тефра почти всегда содержит хотя бы некоторое количество кристаллического материала ( кристаллы закалки ). [2] Температура стеклования базальта составляет около 700 ° C (1292 ° F). [4]
Механизмы, контролирующие образование вулканического стекла, дополнительно 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 встречается в изобилии только при 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 образование вулканического стекла, наиболее эффективным является закалка водой с последующим охлаждением увлеченным воздухом в столбе извержения . Наименее эффективным механизмом является охлаждение в нижней части потока, контактирующего с землей. [4]
Чаще всего вулканическое стекло относится к обсидиану , риолитовому стеклу с высоким содержанием кремнезема (SiO 2 ). [7]
Другие типы вулканического стекла включают следующее:
Вулканическое стекло химически нестабильно и легко разлагается. Молекулы воды легко вступают в реакцию с открытой, неупорядоченной структурой вулканического стекла, удаляя из стекла растворимые катионы 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 в значительной степени способствовать образованию массивных сульфидных отложений , а изменение слоев вулканического пепла сформировало экономически важные месторождения цеолита и бентонита . [9]