標籤:火山岩天然玻璃

火山玻璃(Volcanic glass):指由火山噴發出來的熔岩,迅速冷卻來不及結晶而形成的一種玻璃質結構岩石。無一定的形狀,有的成珍珠狀、氣孔狀或不規則狀。火山玻璃既可以單獨(或以它為主)組成火山岩,如珍珠岩、忪脂岩、黑曜岩等,也常產於火山岩基質中,填隙在微晶礦物之間,還可以以碎屑產於玻屑凝灰岩中。除薄的邊緣外,火山玻璃不透明,而且呈現各種顏色。紅、褐、黑、灰或綠色色調可表現為均勻狀、帶狀或斑雜構造。因為它具有貝殼狀特徵,所以火山玻璃在很早就用它作工具和武器的原始人類中很受珍視。

1簡介

火山玻璃(Volcanic glass):指由火山噴發出來的熔岩,迅速冷卻來不及結晶而形成的一種玻璃質結構岩石。因酸性熔漿粘度大、溫度低,在迅速冷卻條件下更容易形成玻璃質,所以火山玻璃岩以酸性為主。

2礦物性質

【化學結構】SiO2,Al2O3,Fe2O3,FeO,MgO·CaO,Na2O,K2O,H2O等
火山玻璃

  火山玻璃

【形態】非晶質
【N值】流紋岩玻璃 N = 1.480~1.492~1.510
粗面岩玻璃 N = 1.488~1.512~1.527
安山岩玻璃 N = 1.469~1.512~1.529
玄武岩玻璃 N = 1.506~1.575~1.612
【形狀】無一定的形狀,有的成珍珠狀、氣孔狀或不規則狀。
【物理性質】無解理。灰紅色、灰褐色、深棕色或黑色。玻璃光澤。硬度一般大於5.5。薄片中無色至淡紅色。折光率視成份不同而變化,一般為負突起。常呈塊狀、氣孔狀、珍珠狀,去玻化后出現微細晶體,表現為霏細結構或放射球粒結構。凝灰岩中的細小玻璃是空中爆炸破碎成的,多為尖銳稜角狀、弓形或筒狀。均質體在去玻化后具很低的干涉色,並可轉變為長石、石英、沸石等礦物。
【產狀】火山玻璃廣泛分佈於噴出岩中,中酸性噴出岩的基質是以火山玻璃為主要成份。在凝灰岩中火山玻璃也佔主要地位。
【鑒定】火山玻璃與蛋白石、方沸石有些相似,其區別是:蛋白石折射率更低,且無解理,方沸石可見解理。

3常見類型

大多數天然玻璃在化學上相當於流紋岩,並可進行分類。相當於粗面岩、英安岩、安山岩和安粗岩的類型是不普遍的。玄武岩質的玻璃通常稱為玄武玻璃。天然玻璃的折射率和比重有助於對它的鑒定。
松脂岩
松脂岩具暗淡或松脂光澤,而且往往是褐色、綠色或灰色。含水量6~10%。
松脂岩

  松脂岩

珍珠岩
珍珠岩是具大量圓形裂紋的灰色至綠色的玻璃。這種圓形裂紋容易使珍珠岩分裂成小的球塊。含水量2~6%。
珍珠岩

  珍珠岩

4火山玻璃的風化

火山玻璃風化時分解出大量的硅和鋁,可共同沉澱為凝膠,所以,火山灰或凝灰岩發育的土壤含水鋁英石多。硅質的火山玻璃容易形成水鋁英石和蛋白石;玄武質的火山玻璃在風化初期為鹼性條件,除水鋁英石外還有蒙皂石形成;富鉀的火山玻璃則易形成伊利石;水鋁英石脫水縮合后可逐漸轉變為埃洛石,伊毛縞石可能是其中間產物。
在日本九州的浮石賃火山灰土壤中可以見到,緊接著未風化的浮石顆粒的一層是水鋁英石,外層是伊毛縞石凝膠,而且還有白色的三水鋁石覆蓋岩石表面。Aomine(1958)和Kanno(1961)認為,火山玻璃和長石的風化產物依次為:水鋁英石→10埃埃洛石和三水鋁石→7埃埃洛石。由火山玻璃變成的埃洛石常成直徑為0.04—1微米的圓球或捲曲的鱗片(Kirkman,1977;Wada和Minota,1982),與由長石風化而成的管狀形態有別。Aomine和Wada(1962)在九州阿蘇火山西坡的觀察和研究中指出,由於淋洗作用和生物作用的不同,有些地段已進入埃洛石階段,但另一些地段仍停留在水鋁英石階段。由水鋁英石轉變為埃洛石需要9000到30000年的時間(Sudo和Simoda,1978)。火山灰和浮石的風化產物易受土壤中腐殖質的影響,因為它能與鐵、鋁和粘粒礦物絡合,抑制水鋁英石和伊毛縞石的形成。在較厚的火山灰覆蓋下易造成富硅的環境,有利於埃洛石的形成,降水多有利於水鋁英石的保留,乾濕季分明則促使它向埃洛石轉變(Wada,1985)。
在雲南騰衝的安山—玄武質火山灰土中普遍含有水鋁英石,隨著淋洗作用的加強和土壤發育程度加深,三水鋁石和蛭石等增多。
在溫暖而濕潤的氣候條件下,英安質火山灰的風化物巾有三水鋁石、氧化鐵礦物、水鋁英石和層狀硅酸鹽礦物(Egawa,1977)。在年雨量超過2500毫米的熱帶地區,火山灰土壤中的主要礦物組分不再是水鋁英石和伊毛縞石,而是非晶態的鐵、鋁氧化物(Wada,1985)。北海道第四紀火山灰土的研究表明,火山玻璃的風化產物主要與排水和淋洗強度有關.排水良好時向水鋁英石和埃洛石方向發展;排水差時則向蒙脫石、伊利石、蛭石、綠泥石或它們的間層礦物方向發展(Egawa,1977)。
日前,根據歐洲航天局「火星快車」探測器的觀測發現,火星地表有近400萬平方英里(約合1035萬平方公里)的區域被火山玻璃覆蓋,說明這顆紅色星球可能一度有生命存在。發現覆蓋地表的火山玻璃意味著熔岩曾與冰或者水發生相互作用,形成生命誕生所需要的環境。
一項最為流行的地球生命形成理論認為,海底火山口形成所謂的「化學湯」,地球上的第一批生命便在湯中形成。美國亞利桑那州大學的布里尼—霍甘和詹姆斯—貝爾指出,火山玻璃是一個直接證據,證明火星上一度出現水與熔岩發生相互作用的過程。「此次發現的玻璃最有可能是猛烈噴發過程中形成的火山玻璃,潛在的源頭包括火星北部低地發生的火山—冰相互作用。這些玻璃帶有遭到侵蝕的痕迹,說明曾與液態水發生廣泛的相互作用。」
霍甘和貝爾的研究論文刊登在《天體生物學雜誌》上。他們在論文中指出:「這種相互作用能夠形成理想的環境,孕育出微生物。在30多億年時間裡,火星一直處於極度乾旱狀態,這些水的源頭最有可能是融冰或者融雪。研究發現顯示猛烈的火山作用可能是火星沉積物的一個主要源頭。在漫長的極度乾旱時期,火星表面也曾存在數量有限的液態水。」
在火星地表發現火山玻璃說明地下可能有水存在。此外,火山玻璃內也可能保存著過去的生命形態留下的痕迹。霍甘說:「我們已經知道在北部低地搜尋生物體面臨相當難度。我認為發生冰—岩漿相互作用的區域是更理想的搜尋地點。」
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