Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Фульгурит
Стерео изображение
Левая рамка 
Fulgsdcr.jpg
Правая рамка 
Fulgsdcr.jpg
Параллельный вид  ( Стереограмма parallel.png)
Fulgsdcr.jpg
Перекрестный обзор  ( Стереограмма cross-eyed.png)
Fulgsdcr.jpg
Fulgsdcr.jpg
Два фульгурита типа I ( песчаные ): участок обычного трубчатого фульгурита и один с разветвлением.
Стерео изображение
Левая рамка 
Fulgsdcrb.jpg
Правая рамка 
Fulgsdcrb.jpg
Параллельный вид  ( Стереограмма parallel.png)
Fulgsdcrb.jpg
Перекрестный обзор  ( Стереограмма cross-eyed.png)
Fulgsdcrb.jpg
Fulgsdcrb.jpg
Два небольших фульгурита в пустыне Сахара типа I. [1] На виде сверху образец справа имеет пластинчатую морфологию, но его трубчатая природа драматично показана в стереовиде.
Типичные сломанные секции фульгурита.

Фульгуриты (от латинского fulgur , что означает « молния ») представляют собой природные трубы, комки или массы спеченной, застеклованной и / или плавленой почвы, песка, камня, органических обломков и других отложений, которые иногда образуются при разряде молнии в землю. Фульгуриты относятся к разновидности минералоидного лешательерита . Когда обычная молния «облако-земля» отрицательной полярности разряжается в заземляющую основу, разность потенциалов может быть больше 100 миллионов вольт (100 МВ). [2] Такое течение может распространяться на кварцевый песок , богатый кремнеземом , смешанный грунт , глину. или другие отложения, быстро испаряющиеся и устойчивые к плавлению материалы в таком общем режиме рассеивания. [3] Это приводит к образованию обычно полых и / или везикулярных разветвляющихся скоплений стекловидных трубок, корок и слипшихся масс. [4] Фульгуриты не имеют фиксированного состава, потому что их химический состав определяется физическими и химическими свойствами любого материала, поражаемого молнией.

Фульгуриты структурно похожи на фигуры Лихтенберга , которые представляют собой схемы разветвления, возникающие на поверхностях изоляторов во время пробоя диэлектрика высоковольтными разрядами, такими как молния. [5] [6]

Описание [ править ]

Фульгуриты образуются, когда молния ударяет о землю, плавясь и стекловая минеральные зерна. [7] Первичной фазой SiO 2 в обычных трубчатых фульгуритах является лешательерит , аморфное кварцевое стекло. Многие фульгуриты демонстрируют некоторые признаки кристаллизации: помимо стекол, многие из них являются частично протокристаллическими или микрокристаллическими . Поскольку фульгуриты обычно имеют аморфную структуру, фульгуриты классифицируются как минералоиды .

Свойства материала (размер, цвет, текстура) фульгуритов широко варьируются в зависимости от размера молнии, а также состава и влажности поверхности, пораженной молнией. Большинство природных фульгуритов имеют спектр от белого до черного. Железо - обычная примесь, которая может вызывать темно-коричнево-зеленую окраску. Лешательерит, подобный фульгуритам, также может быть произведен путем контролируемого (или неконтролируемого) создания электрической дуги в среде. Поврежденные высоковольтные линии электропередачи привели к образованию ярко окрашенных лешательеритов из-за включения меди или других материалов из самих линий электропередачи. [8] Яркие лешательериты, напоминающие фульгуриты, обычно являются синтетическими и отражают включение синтетических материалов. Однако молния может поражать искусственные объекты, в результате чего образуются цветные фульгуриты.

Внутренняя часть фульгуритов типа I (песок) обычно гладкая или выстлана мелкими пузырьками, а их внешняя часть покрыта грубыми осадочными частицами или небольшими камнями. Другие типы фульгуритов обычно везикулярны и могут не иметь открытой центральной трубки; их внешняя часть может быть пористой или гладкой. Разветвленные фульгуриты отображение фрактального -подобных самоподобия и структурная масштабная инвариантность как макроскопическая или микроскопическая сеть корня-подобных ветвям, и могут отображать эту текстуру без центральных каналов или очевидной дивергенции от морфологии контекста или целей (например , в виде листа расплава, рок фульгуриты). Фульгуриты обычно хрупкие, что затрудняет полевой сбор крупных образцов.

Фульгуриты могут превышать 20 сантиметров в диаметре и могут проникать глубоко в недра , иногда достигая 15 м (49 футов) ниже поверхности, на которую нанесен удар. [9] Или они могут образовываться непосредственно на поверхности осадка. [10] Один из самых длинных фульгуритов, который был обнаружен в наше время, был немногим более 4,9 м (16 футов) в длину и был найден в северной Флориде . [11] В музее естественной истории Пибоди Йельского университета выставлен один из самых длинных из известных сохранившихся фульгуритов, около 4 м (13 футов) в длину. [12] Чарльз Дарвин в книге «Путешествие бигля» записал, что подобные трубы были найдены в Дригг , Камберленд , Великобритания, достигла длины 9,1 м (30 футов). [13] [14] Фульгурит [ы ] озера Винанс (озеро Винанс, округ Ливингстон , штат Мичиган ), простирающийся прерывисто на протяжении 30 м и, возможно, включает в себя самую большую известную массу фульгурита, когда-либо извлеченную и описанную: его самый большой участок простирается примерно на 16 футов (4,88 м) в длину и 1 фут в диаметре (30 см). [4] [15]

Пиковые температуры в канале молнии превышают 30 000 К при давлении, достаточном для создания плоских деформационных элементов в SiO 2 , своего рода полиморфизма . Это также известно в просторечии как шоковый кварц . [16]

Классификация [ править ]

Фульгуриты были классифицированы Pasek et al. (2012) [17] на пять типов, связанных с типом осадка, в котором образовался фульгурит, а именно:

  • Тип I - песчаные фульгуриты трубчатой ​​структуры; их центральная осевая пустота может быть разрушена
  • Тип II - почвенные фульгуриты; они богаты стеклом и образуются в широком диапазоне составов отложений, включая богатые глиной почвы, богатые илом почвы, богатые гравием почвы и лессоиды ; они могут быть трубчатыми, ветвящимися, везикулярными, нерегулярными / шлакообразными или могут отображать комбинацию этих структур и могут образовывать экзогенные фульгуриты (капельные фульгуриты)
  • Тип III - кальциевые или кальциевые осадочные фульгуриты, имеющие толстые, часто поверхностно застекленные зернистые стенки с богатой кальцием стекловидной основной массой с небольшим количеством лешательеритового стекла или без него; их формы изменчивы, с общими узкими центральными каналами и могут охватывать весь диапазон морфологических и структурных вариаций фульгуритовых объектов
  • Тип IV - горные фульгуриты, которые представляют собой корки на минимально измененных породах, сети туннелей в породах, везикулярные дегазированные породы (часто покрытые коркой, богатой силицидами и / или оксидами металлов), или полностью застеклованные и плотные горные породы и массы эти формы с небольшой осадочной основной массой
  • Тип V - [капельные] фульгуриты (экзогенные фульгуриты), демонстрирующие признаки выброса (например, сфероидальные, нитевидные или аэродинамические) [3] [17], относящиеся по составу к фульгуритам типа II и типа IV.

Значение [ править ]

Палеоэкологический индикатор [ править ]

Присутствие фульгуритов в районе можно использовать для оценки частоты молний в течение определенного периода времени, что может помочь понять прошлый региональный климат. Палеомолния - это изучение различных индикаторов прошлых ударов молний, ​​в первую очередь в виде фульгуритов и сигналов остаточной намагниченности, индуцированной молнией (LIRM). [1]

Место в планетных процессах и геологической летописи [ править ]

В фульгуритах обнаружено множество материалов, работающих под высоким давлением и при высоких температурах. Также известно, что многие из этих минералов и соединений образуются в экстремальных условиях, таких как испытания ядерного оружия , удары на сверхвысоких скоростях и межзвездное пространство . Шоковый кварц был впервые описан в фульгуритах в 1980 году. [18] Другие материалы, включая сильно восстановленные сплавы кремний-металл ( силициды ), аллотропы фуллерена C 60 ( бакминстерфуллерены ) и C 70 , а также полиморфы SiO 2 под высоким давлением , с тех пор были идентифицированы в фульгуритах. [4] [16][15] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28]]

Восстановленные фосфиды были идентифицированы в фульгуритах в виде шрейберзита ( Fe
3P и (Fe, Ni)
3P ) и фосфид титана (III) . [4] [29] [30] Эти восстановленные соединения редко встречаются на Земле из-за присутствия кислорода в атмосфере Земли, который создает окислительные условия на поверхности.

Галерея [ править ]

  • Фульгурит типа I (песок), Окичоби, Флорида .

  • Песчаные фульгуриты сильновветрелые (палеофульгуриты) Алжир

  • Фульгурит, мавританская пустыня

  • Фульгуриты, мавританская пустыня

  • Фульгуриты, Сенне , Вестфалия , Германия

  • Трубчатый фульгурит, Ивамидзава , Япония

  • Тип II (почва, обломочный) трубчатый фульгурит, Ланкастер, Калифорния

См. Также [ править ]

  • Импактит
  • Тектит
  • Тринитит
  • Витрификация

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Sponholz, B .; Baumhauer, R .; Феликс-Хеннингсен, П. (1 июня 1993 г.). «Фульгуриты в южной части Центральной Сахары, Республика Нигер и их палеоэкологическое значение». Голоцен . 3 (2): 97–104. Bibcode : 1993Holoc ... 3 ... 97S . CiteSeerX  10.1.1.549.8976 . DOI : 10.1177 / 095968369300300201 . S2CID  56110306 .
  2. ↑ Энн Купер, Мэри (1980-03-01). «Травмы молнии: прогностические признаки смерти» . Анналы неотложной медицины . 9 (3): 134–138. DOI : 10.1016 / S0196-0644 (80) 80268-X . PMID 7362103 . Проверено 16 июня 2019 . 
  3. ^ а б Джозеф, Майкл Л. (январь 2012 г.). «Геохимический анализ фульгуритов: от внутреннего стекла до внешней корки» ( PDF ) . Scholarcommons.usf.edu . Проверено 16 августа 2015 .
  4. ^ a b c d "Классификация фулгурита, петрология и значение для планетных процессов - Репозиторий кампуса Университета Аризоны" ( PDF ) . Arizona.openrepository.com. Архивировано 21 декабря 2019 года (PDF) . Проверено 16 августа 2015 .
  5. ^ "SGSMP: цифры Лихтенберга" . Sgsmp.ch. 2005-07-28. Архивировано из оригинала на 2015-08-02 . Проверено 16 августа 2015 .
  6. ^ Ouellette, Дженнифер (23 июля 2013). "Физик Фермилабов создает искусство" замороженной молнии "на ускорителях" . Блог Scientific American . Дата обращения 11 августа 2015 .
  7. ^ Ессен, EJ; Фишер, округ Колумбия (1986-10-10). "Lightning Strike Fusion: Чрезвычайное сокращение и несмешиваемость металл-силикатной жидкости". Наука . 234 (4773): 189–193. Bibcode : 1986Sci ... 234..189E . DOI : 10.1126 / science.234.4773.189 . PMID 17746479 . S2CID 37215332 .  
  8. ^ "Агателеди: Приключения и события: Подробнее о фульгуритах" . 2014-09-18.
  9. ^ У. Райт - младший, Фред (1988-07-01). "Фантастическая находка фулгурита Флориды" (PDF) . Weatherwise . 51 (4) . Проверено 16 июня 2019 .
  10. ^ Рипли, Джордж; Дана, Чарльз Андерсон (1859). Новая американская циклопедия . Appleton. п. 2 .
  11. Перейти ↑ Grapes, RH (2006). Пирометаморфизм . Springer. п. 28. ISBN 978-3-540-29453-5.
  12. ^ «Новый зал Пибоди, предлагающий уроки высоких технологий о Земле и космосе» . Йельский бюллетень и календарь . 34 (30). 9 июня 2006 года в архив с оригинала на 6 ноября 2014 года . Проверено 26 декабря 2013 .
  13. ^ "Представляя ... фулгуритов" . Oum.ox.ac.uk . Проверено 16 августа 2015 .
  14. ^ Популярный педагог - Книги в Google Play . 1860 . Проверено 16 августа 2015 .
  15. ^ a b Essene, EJ; Фишер, округ Колумбия (1986-10-10). «Молниеносный синтез: экстремальное восстановление и несмешиваемость силикатов металлов и жидкостей». Наука . Наука-AAAS. 234 (4773): 189–193. Bibcode : 1986Sci ... 234..189E . DOI : 10.1126 / science.234.4773.189 . PMID 17746479 . S2CID 37215332 .  
  16. ^ а б Жие, Рето; Вимменауэр, Вольфхард; Мюллер-Зигмунд, Хильтруд; Вирт, Ричард; Лампкин, Грегори Р .; Смит, Кэтрин Л. (01.07.2015). «Ламели ударных молний в кварце» . Американский минералог . 100 (7): 1645–1648. Bibcode : 2015AmMin.100.1645G . DOI : 10,2138 / ч 2015-5218 . S2CID 130973907 . Проверено 16 августа 2015 . 
  17. ^ a b Пасек, Мэтью А .; Блок, Кристин; Пасек, Вирджиния (24 апреля 2012 г.). «Морфология фульгурита: схема классификации и ключи к образованию - Спрингер». Вклад в минералогию и петрологию . 164 (3): 477–492. Bibcode : 2012CoMP..164..477P . DOI : 10.1007 / s00410-012-0753-5 . S2CID 129095919 . 
  18. ^ Gailliot, Мэри Патрисия (1980-01-01). «Окаменевшая молния». Камни и минералы . 55 (1): 13–17. DOI : 10.1080 / 00357529.1980.11764615 .
  19. ^ Дейли, ТЗ; Buseck, PR; Уильямс, П; Льюис, CF (2015-04-20). «Фуллерены из фульгурита». Наука . 259 (5101): 1599–601. Bibcode : 1993Sci ... 259.1599D . DOI : 10.1126 / science.259.5101.1599 . PMID 17733026 . S2CID 7298670 .  
  20. ^ Хейман, D. (1996). "Химия фуллеренов на Земле и в Солнечной системе: Обзор 1995 г." (PDF) . LPS . XXVII : 539. Bibcode : 1996LPI .... 27..539H . Проверено 16 августа 2015 .
  21. ^ Макдональд, ФА; Mitchell, K .; Cina, SE (2004). "Доказательства происхождения удара молнии стекла Edeowie" (PDF) . Луна и планетология . XXXV : 1406. Bibcode : 2004LPI .... 35.1406M . Проверено 16 августа 2015 .
  22. ^ Пасек, Массачусетс; Коллинз, GS; Мелош, HJ; Атлас, З. (2010). «Сотрясенный кварц в фульгурите» (PDF) . Метеоритика и планетология . 73 : 5211. Bibcode : 2010M & PSA..73.5211P . Проверено 16 июня 2019 .
  23. ^ Картер, EA; Пасек, Массачусетс; Смит, Т; Ки, Т.П .; Хайнс, П; Эдвардс, HG (2015-04-20). «Быстрое рамановское картирование фульгурита». Anal Bioanal Chem . 397 (7): 2647–58. DOI : 10.1007 / s00216-010-3593-Z . PMID 20229006 . S2CID 23476732 .  
  24. ^ Картер, Элизабет А .; Харгривз, Майкл Д .; Ки, Теренс П .; Пасек, Мэтью А .; Эдвардс, Хауэлл GM (07.06.2010). "Рамановское спектроскопическое исследование фульгурита | Философские труды Лондонского королевского общества A: математические, физические и технические науки" . Философские труды Королевского общества A: математические, физические и инженерные науки . 368 (1922): 3087–3097. DOI : 10,1098 / rsta.2010.0022 . PMID 20529946 . 
  25. ^ [1] Архивировано 30 сентября 2009 г., в Wayback Machine.
  26. ^ Шеффер, AA; Дьяр, доктор медицины; Склют, ЕС (2006). «Очки-молнии как аналог ударных стекол» (PDF) . Луна и планетология . XXXVII . Проверено 16 августа 2015 .
  27. ^ Кочемасов, Г.Г. "Фульгурит" (PDF) . Луна и планетология . Проверено 16 августа 2015 .
  28. ^ Парнелл, Дж .; Thackrey, S .; Muirhead, D .; Райт, А. (2008). «Переходная высокотемпературная обработка силикатов в фульгуритах как аналогов метеоритов и ударных расплавов» (PDF) . Луна и планетология . XXXIX (1391): 1286. Bibcode : 2008LPI .... 39.1286P . Проверено 16 августа 2015 .
  29. ^ Блок, Кристин; Пасек, Мэтью (август 2009 г.). «Снижение степени окисления фосфора под действием молнии». Природа Геонауки . 2 (8): 553–556. Bibcode : 2009NatGe ... 2..553P . DOI : 10.1038 / ngeo580 .
  30. ^ Пасек, Массачусетс; Ки, Т.П .; Картер, EA; Hargreaves, MD; HGM Edwards; З. Атлас (2010). «Жареный фосфат и органическое выживание: молния в биогеохимических циклах» (PDF) . Конференция по астробиологии . 1538 : 5261. Bibcode : 2010LPICo1538.5261P . Проверено 16 августа 2015 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Джон Флетт (1911). «Фульгурит». Британская энциклопедия, одиннадцатое издание . 11 . Викиданные  Q84671207 .
  • HJ Melosh, геологи воздействия, берегитесь! Письма о геофизических исследованиях, том 44, выпуск 17, страницы 8873–8874, 2017
  • Окаменевшая молния Питера Э. Вимейстера (pdf)
  • Интервью ( Событие: Окаменевшая молния из Центральной Флориды ) с художником Алланом Макколлумом вместе с историческим архивом из шестидесяти шести
  • Миндат с данными о местоположении
  • М. М. Майерс и Альберт Б. Пек, фульгурит из Южного Амбой, штат Нью-Джерси, американский минералог, том 10, страницы 152–155, 1925 г.
  • Владимир А. Раков, Молния делает стекло, 29-я ежегодная конференция Общества стекольного искусства, Тампа, Флорида, 1999