Вулканический шлак — тёмноокрашенная высокопористая экструзионная магматическая порода, образующаяся при быстром охлаждении газонасыщенных базальтовых или андезитовых лав, выбрасываемых при эксплозивных извержениях. Размер частиц — больше 2,5 см.

Наличие пор обусловлено расширением H2O и CO2 при снижении давления магмы и последующем затвердевании расплава в полёте. Порода отличается грубой поверхностью и преобладанием закрытых либо частично открытых пор, что отличает её от пемзы.

Петрология

Минералогия Минералогия вулканического шлака определяется составом магмы и степенью кристаллизации: представлены оливином, авгитом, плагиоклазом, реже энстатитом и FeTi-оксидами (магнетит, ильменит), при стекловатой основной массе с микролитами. Базальтовые шлаки обогащены MgO (до 10—12 % массы), Fe2O3, CaO и TiO2 при пониженном SiO2 (45—52 % массы); сумма SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 часто достигает 65—75 % от общей массы, что обусловливает пуццолановые свойства. Окраска варьирует от чёрной до буро-красной вследствие окисления железа; на свежих поверхностях возможны интерференционные оттенки, обусловленные тонкими оксидными плёнками.

Генезис Генезис вулканического шлака преимущественно связан со , характеризующейся прерывистым выбросом газонасыщенной базальтовой магмы. Продукты извержений (бомбы, лапилли, агломераты) аккумулируются вокруг жерла, формируя шлаковые конусы — моногенетические вулканы высотой 50—300 м и диаметром основания до 1—2 км. Их формирование обусловлено баллистическим осаждением крупных обломков и гравитационным перераспределением мелких фракций; морфология (углы склонов 25—35°, кратер) определяется соотношением темпов аккумуляции и эрозии.

Везикулярность шлака определяет его физические свойства: пористость может достигать 40—80 %, что обусловливает низкую плотность (1,0—2,5 г/см) и высокую проницаемость при соединённых порах. эволюционирует в процессе и охлаждения: в стромболианских шлаках могут быть как изолированные везикулы, так и целые сети. Это различие влияет на проницаемость и, следовательно, на возможность использования шлака как легкого заполнителя или пуццолановой добавки в цементном производстве. Многие шлаки имеют хорошую пуццолановую активность благодаря аморфной фазе и высокой удельной поверхности: так, например, шлак с подводного извержения 1993 года вблизи острова Сокорро в Тихом океане плавал на поверхности около 15 минут, прежде чем затонуть.

Отличия от пемзы Вулканический шлак мафическая порода (базальтовая или андезитовая) — низкое содержание SiO2 (часто 45—52 %), богата железом, магнием, тёмная (красная, чёрная, коричневая). Пемза — фельзическая порода (риолитовая или дацитовая) — высокое содержание SiO2 (обычно >60—70 %), светлая (белая, серая, кремовая). Шлак плотнее (удельный вес обычно >1, часто 1,5—2,5 г/см), тонет в воде (хотя очень пористые образцы могут плавать). Пемза легче (плотность часто <1 г/см), плавает на воде благодаря тонким стенкам и закрытым порам. Шлак формируется при эффузивных извержениях (лавовые потоки) с умеренным газовыделением, где газ захватывается в более жидкой лаве. Пемза — при эксплозивных извержениях (высокогазовые, вязкие магмы), где происходит сильное вспенивание.

Использование Добавление вулканического шлака в почву значительно повышает урожайность, качество плодов и даже микробиологическую среду корневой зоны огурцов. Шлак (в основном состоящий из вулканического стекла, цеолита, кварца, полевого шпата и плагиоклаза) содержит кремний, кальций, фосфор, калий, натрий и множество микроэлементов (железо, магний, титан и др.). Благодаря высокой пористости он отлично удерживает воду и обеспечивает хорошую аэрацию почвы. Вулканический шлак позволяет заменять до 35—50 % природного песка в конструкционном лёгком бетоне. При 35 % замены прочность на сжатие достигает 43,6 МПа (выше, чем у контрольного образца — 39,6 МПа), а глубина проникновения воды снижается до 20 мм благодаря пористой стекловидной структуре. Это особенно актуально в странах с дефицитом песка, вроде Эфиопии. Измельчённый вулканический шлак показывает водоудерживающую способность (WSC%) до 72,7 % от объёма пор — на 22—30 % лучше, чем у гранита или песка. Благодаря высокой пористости и неправильной форме частиц он идеален для дешёвых подземных резервуаров в аридных регионах (Ближний Восток, Африка), с низкой плотностью 400—500 кг/м. Вулканический шлак из Юты (США) эффективно адсорбирует фосфор из стоков и почв, предотвращая эвтрофикацию. Гибридные геополимеры на основе вулканического пепла + шлака (или доменного шлака) снижают выщелачивание свинца (Pb) более чем на 99 %, повышая прочность на 75 % . Вулканический шлак (с добавкой доменного шлака) позволяет создавать геополимерные растворы с нулевым или минимальным углеродным следом. Такие материалы имеют повышенную прочность, работоспособность и устойчивость к агрессивным средам по сравнению с обычным цементом. Своеобразные головные уборы на статуях моаи (пукао) рапануйцы делали из вулканического шлака, преимущественно из-за его лёгкости и мягкости при транспортировке и обработке.

Примечания

Литература

Категория:Вулканические горные породы