27.12.2020

Фульгуриты


Фульгуритами (от латинского слова fulgur — молния) называются стекловатые трубки и корки, образовавшиеся в результате местного плавления песков или обнаженных поверхностен горных пород при разрядах молний. Широко известны фульгуриты из кварцевых песков, которые имеют форму цилиндров диаметром до 1/2 дюйма или немного больше. Такие цилиндры обычно протягиваются вертикально от поверхности земли на глубину нескольких футов, причем диаметр их уменьшается и они разветвляются по мере углубления. Нередко встречаются фульгуриты длиной 20—30 футов, а иногда до 60 футов и более. Часто па трубках наблюдаются шишковатые утолщения — такие фульгуриты образовались, по-видимому, из пористых или загрязненных песков. Форма фульгуритов может быть изломанной и даже раздвоенной в местах залегания крупных галек. Фульгуриты иногда оканчиваются кулеобразными утолщениями, обычно сморщенными или уплощенными, ниже которых местами залегают отдельные пластинчатые или морщинистые включения стекла. В некоторых случаях на дальнейшее направление воздействия молнии указывают участки более сыпучего песка, возникшего вследствие оплавления его зерен с поверхности и уменьшения сцементированности.

Поверхность фульгуритов неровная, с прилипшими частицами песка, иногда бородавчатая, с шипами или нитевидными (волокнистыми) отростками, образовавшимися, по-видимому, из капелек расплавленного кремнезема. В стенках фульгуритов встречаются тончайшие отверстия округлой формы. Часто поверхность фульгуритов сморщена или испещрена бороздками и рубцами, направленными параллельно их оси, или покрыта крупными складками. Фульгуриты можно сравнить с высохшими стеблями растении. Иногда по поверхности фульгуритов протягиваются только два рубца, или валика, обусловливающие крыловидный облик этих образований в поперечном разрезе, либо 3 или 4 валика, вследствие чего в поперечном разрезе фульгуриты приобретают крестообразную форму или имеют вид двутавровой балки. Валики могут быть несколько уплощенными, подобно ребордам или фланцам; в средней части эти фланцы, или валики, иногда имеют довольно темную окраску. В ряде случаев валики расположены в виде спирали, хотя обычно такие спирали видны только на небольших участках фульгурита. Направление спиралей, очевидно, всегда правостороннее. Оси фульгуритов, как правило, искривлены, однако описывались и фульгуриты, имеющие форму спирально закрученного цилиндра (также правостороннего). Происхождение неровностей поверхности фульгуритов не выяснено. В основном они, видимо, отражают первичные особенности этих образований, хотя в некоторой степени могут быть обусловлены и усадкой фульгуритов, в то время когда они еще представляли собой вязкий расплав.

Фульгуриты — пустотелые образования; форма внутренних полостей фульгуритов в поперечном разрезе иногда почти округлая, но чаще она грубо эллиптическая, угловатая или зазубренная. В разных сечениях фульгурита эта полость может иметь различную форму. Внутренняя поверхность полостей гладкая и стекловатая, иногда с серебристым блеском, а в некоторых фульгуритах похожа на глазурь, причем местами отмечаются следы течения. Иногда через эти полости протягиваются стеклянные нити, которые образовались, по-видимому, в связи с тем, что фульгурит был сначала сжат, когда он представлял собой еще вязкий расплав, а затем снова был растянут. На стенках полостей иногда наблюдаются пузырьки, большей частью лопнувшие и поэтому имеющие вид округлых ячеек. Степки фульгуритов обычно имеют толщину около 0,5—2 мм. иногда же они такие тонкие, как бумажный лист; причем не отмечается никакой зависимости между диаметром цилиндра и толщиной стенок. Зазубренная угловатая форма полостей и внутренние бороздки, возможно, образовались в результате разрывных нарушений и конечной усадки скоплений кварцевого стекла, подобно тому как возникла пиритогедральная симметрия в некоторых агатовых жеодах.

Образование полостей и пузырьков в стекле обычно связывается с расширением при нагревании воздуха, захваченного песками, а уплощенная форма фульгуритов — с давлением вметающего песка на массу расплавленного стекла. В 1790 г. Уоттс впервые предположил, что эти полости и пузырьки обусловлены расширением паров захваченной воды. Предполагалось также, что молния оказывает механическое воздействие на песок: в песке образуется полость, стенки которой оплавляются. Образование полостей можно связать также с испарением SiO2 при воздействии молний с последующей усадкой еще довольно жидких скоплений стекла в условиях почти полного вакуума, обусловленного конденсацией этого газа при высокой температуре. Температура кипения SiO2 2950° при 1 атм, а давление пара при 1900° равно около 19 мм. Черная или темно-серая окраска в некоторых фульгуритах может быть вызвана рассеянными атомами элементарного Si, так как SiO2 легко восстанавливается до Si при очень высоких температурах в присутствии Н, С и CO2. Кремний плавится при 1420° и кипит при 2355° при 1 атм.

С поверхности фульгуриты имеют серовато-белую, желтоватобурую, рыжевато-коричневую или бурую окраску, иногда темносерую или черную. Часто поверхность фульгуритов испещрена черными или бурыми полосками или пятнами. Иногда бурая окраска появляется на участках, где фульгуриты пересекают слой песка, обогащенные железистыми примесями. В этих местах фульгуриты обычно утолщены вследствие большой флюидности стекла в присутствии этого плавия. Стекло обычно бесцветно или местами окрашено в слабо-зеленоватый или желтоватый цвет. Оно изотропно; показатели преломления его близки к показателю преломления чистого кварцевого стекла (табл. 47). Стекло содержит от 90 до 99% SiO2. Примеси представлены главным образом окислами железа, которые окрашивают стекло в желтоватый цвет, а также Al наряду со щелочами, Ca и Mg (табл. 48). Опубликовано несколько неполных анализов таких стекол, в которых указывались следующие содержания SiO2 (%): 91,23; 92,6; 94,26; 95,91; 96,44; 97,3. По крайней мере в некоторых случаях содержание кремнезема в фульгуритах больше, чем во вмещающем песке.
Фульгуриты

Стекло включает множество пузырьков, которые во внешних частях стенок фульгуритов и в валиках меньше по размеру и более многочисленны. Пузырьки иногда имеют удлиненную форму и радиальное расположение. В периферических частях фульгуритов обычно присутствуют включения зерен кварца; эти зерна большей частью белые и непрозрачные или мутные, трещиноватые, видимо вследствие термического воздействия и инверсии при 573°. Прилипшие зерна кварца могут быть оплавлены с внутренней стороны. На зернах кварца иногда заметны псевдоморфозы или каемки кристобалита. Раскристаллизация самого стекла почти никогда не наблюдается. В стеклах немногих фульгуритов отмечались мельчайшие кристаллиты неизвестного происхождения.

Сообщалось, что в фульгуритах содержатся включения муллита (?), по-видимому обусловленные диссоциацией примеси глинистого материала и диффузией Al в массе стекла. Удельный вес чистого стекла около 2,2 (см. табл. 47); гораздо меньший удельный вес имеют пористые стекла, а стекла с примесью Fe, кварцевых зерен и т. д. обладают наибольшим удельным весом. Песчаные фульгуриты могут быть очень хрупкими из-за большого количества пузырьков и трещин, радиально расходящихся от включенных зерен кварца.

Фульгуриты распространены повсеместно. Основное условие их образования — наличие сухого диэлектрика, такого, как кварцевый песок, перекрывающий водоносные пласты или находящийся выше уровня, грунтовых вод. Фульгуриты особенно обильны и довольно легко обнаруживаются в песчаных дюнах, например в дюнах Сахары. Было подсчитано, что в пустыне Калахари на площадь около 8 кв. миль в среднем приходится свыше 2000 фульгуритов. Большое количество фульгуритов обнаружено в промышленных песчаных карьерах в Атлантической береговой равнине и в других районах. Иногда встречаются фульгириты, имеющие разветвленную форму, образовавшуюся, по-видимому, в результате разряда молний. В Силезии около Олькуша на участке 200100 футов было найдено 26 фульгуритов, расположенных в основном группами. Известны ископаемые фульгуриты. Еще в 1706 г. в Германии были обнаружены образования, которые, несомненно, являлись фульгуритами. Фульгуриты, очевидно, известны и с более древних времен. Их происхождение было разгадано в 1790 г. Bитерингом, которым нашел фульгурит под разрушенным молнией деревом. Описаны многочисленные эксперименты по получению искусственных фульгуритов при пропускании электрических разрядов через песок и другие материалы. Фульгуриты образуются даже при обрыве линий высокого напряжения и падении их па песчанистые почвы. Образования, внешне похожие на фульгуриты, но возникающие при силицификации корней растении или в процессе конкреционного перераспределения вещества в песках, были названы псевдофульгуритами. Псевдофульгуриты обычно сложены карбонатом кальция, лимонитом или халцедоновым кремнеземом.

Фульгуриты другого типа, которые можно назвать фульгуритами горных пород, в отличие от только что описанных песчаных образуются при разряде молнии в обнаженную поверхность горных пород. Эти фульгуриты представляют собой тонкие стекловатые корки, от которых в породу отходят короткие трубки или канальцы, изнутри покрытые стеклом. В некоторых случаях удается установить, что расплавленное стекло выливалось через эти канальцы па поверхность. Фульгуриты горных пород описаны в граните, андезите, гиперстеновом базальте, слюдяном сланце, роговообманковом сланце, глаукофановом сланце, серпентините и других породах. Стекла фульгуритов этого типа иногда содержат небольшое количество кремнезема, что зависит от состава расплавленной породы. Они довольно текучи и в них наблюдается явление девитрификации. Окраска, показатель преломления и удельный вес таких стекол колеблются в зависимости от их состава. Фульгуриты горных пород обычно встречаются на высоких горных пиках и могут быть настолько обильными (как, например, на вершине Малого Арарата в Армении), что придают обнажениям стекловатый, перфорированный облик. Фульгуриты этого типа впервые были установлены в 1786 г. Шоссером, описавшим стеклянные капли и пузырьки на граните из массива Монблан в Швейцарии. Шоссер также получил искусственные фульгуриты, используя электрический разряд от лейденских банок.





Яндекс.Метрика