Фульгурит
| Стереоизображение | |||
|---|---|---|---|
| |||
| |||
| |||
| |||
| Два фульгурита типа I ( песчанистые ): часть обычного трубчатого фульгурита и один с ветвью. | |||
| Стереоизображение | |||
|---|---|---|---|
| |||
| |||
| |||
| |||
| типа I из пустыни Сахара . Два небольших фульгурита [1] На плоском изображении образец справа имеет морфологию, напоминающую лезвие, но его трубчатая природа резко видна на стереоизображении. | |||
Фульгуриты (от латинского fulgur «молния» и -ite ), обычно называемые « окаменелой молнией », представляют собой естественные трубки, комки или массы спеченной , остеклованной или расплавленной почвы , песка , камня, органических остатков и других отложений, которые иногда образуются при молния попадает в землю. Фульгуриты, состоящие из кремнезема, классифицируются как разновидность минералоидного лешательерита .
Когда обычная гроза-земля отрицательной полярности разряжается в заземляющую подложку, может возникнуть разность потенциалов более 100 миллионов вольт (100 МВ). [2] Такой ток может распространяться в кремнеземом богатый кварцевый песок, смешанную почву, глину или другие отложения, быстро испаряя и плавя устойчивые материалы в таком обычном режиме рассеяния. [3] Это приводит к образованию обычно полых и/или везикулярных, ветвящихся комплексов стекловидных трубок, корок и комковатых масс. [4] Фульгуриты не имеют фиксированного состава, поскольку их химический состав определяется физическими и химическими свойствами любого материала, в который попадает молния.
Фульгуриты структурно похожи на фигуры Лихтенберга , которые представляют собой ветвящиеся узоры, образующиеся на поверхности изоляторов во время пробоя диэлектрика высоковольтными разрядами, такими как молния. [5] [6]
Описание
[ редактировать ]Фульгуриты образуются, когда молния ударяет в землю, плавя и остекловывая минеральные зерна. [7] Первичной фазой SiO 2 в обычных трубчатых фульгуритах является лешательерит , аморфное кварцевое стекло. Многие фульгуриты имеют некоторые признаки кристаллизации: помимо стекол, многие из них частично протокристаллические или микрокристаллические . Поскольку фульгуриты обычно имеют аморфную структуру, их классифицируют как минералоиды . Пиковые температуры внутри канала молнии превышают 30 000 К, при достаточном давлении, чтобы вызвать плоские деформации в SiO 2 , своего рода полиморфизм . В просторечии его также называют потрясенным кварцем . [8]
Свойства материала (размер, цвет, текстура) фульгуритов широко варьируются в зависимости от размера молнии, а также от состава и влажности поверхности, в которую ударила молния. Большинство природных фульгуритов имеют диапазон от белого до черного. Железо является распространенной примесью, которая может привести к образованию глубокого коричнево-зеленого цвета. Лешательерит, подобный фульгуритам, также можно производить путем контролируемого (или неконтролируемого) воздействия искусственного электричества на среду. В результате обрушения линий электропередачи высокого напряжения образовались ярко окрашенные лешательериты из-за включения меди или других материалов из линий электропередачи. [9] Ярко окрашенные лешательериты, напоминающие фульгуриты, обычно являются синтетическими и отражают включение синтетических материалов. Однако молния может ударить в искусственные объекты, в результате чего образуются цветные фульгуриты.
Внутренняя часть фульгуритов типа I (песчаных) обычно гладкая или покрыта мелкими пузырьками, тогда как их внешняя поверхность покрыта грубыми осадочными частицами или мелкими камнями. Другие типы фульгуритов обычно везикулярные и могут не иметь открытой центральной трубки; их внешняя поверхность может быть пористой или гладкой. Ветвящиеся фульгуриты демонстрируют фрактальное самоподобие . и структурную масштабную инвариантность в виде макроскопической или микроскопической сети корневидных ветвей и могут отображать эту текстуру без центральных каналов или явного отклонения от морфологии контекста или цели (например, листовой расплав, горная порода) фульгуриты). Фульгуриты обычно хрупкие, что затрудняет полевой сбор крупных экземпляров.
Фульгуриты могут превышать 20 сантиметров в диаметре и могут проникать глубоко в недра , иногда залегая на глубине до 15 м (49 футов) ниже поверхности, на которую был нанесен удар. [10] хотя они также могут образовываться непосредственно на поверхности осадочных пород. [11] Один из самых длинных фульгуритов, найденных в наше время, имел длину чуть более 4,9 м (16 футов) и был найден в северной Флориде . [12] В Музее Йельского университета естественной истории Пибоди выставлен один из самых длинных из известных сохранившихся фульгуритов, длиной около 4 м (13 футов). [13] Чарльз Дарвин в «Путешествии «Бигля» записал, что такие трубки, найденные в Дригге , Камберленд , Великобритания, достигали длины 9,1 м (30 футов). [14] [15] Фульгериты на озере Винанс, округ Ливингстон, штат Мичиган , прерывисто простираются на 30-метровый диапазон и, возможно, включают самую большую зарегистрированную массу фульгурита, когда-либо обнаруженную и описанную: его самая большая часть простирается примерно на 16 футов (4,88 м) в длину и 1 фут в диаметре (30 см). [4] [16]
Классификация
[ редактировать ]Фульгуриты были классифицированы [17] на пять типов, связанных с типом осадка, в котором образовался фульгурит, а именно:
- Тип I – песчаные фульгуриты трубчатой структуры; их центральная осевая полость может сжаться
- 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 лёссоиды ; они могут быть трубчатыми, ветвящимися, везикулярными, неравномерными/шлаковатыми или могут иметь комбинацию этих структур и могут образовывать экзогенные фульгуриты (капельные фульгуриты).
- Тип III – калише или фульгуриты с кальциевыми осадками, имеющие толстые, часто поверхностно глазурованные зернистые стенки с богатой кальцием стекловидной основной массой с небольшим количеством лешательеритового стекла или без него; их форма изменчива, с общими многочисленными узкими центральными каналами и может охватывать весь диапазон морфологических и структурных вариаций фульгуритовых объектов.
- Тип IV – горные фульгуриты, которые представляют собой либо корки на минимально измененных породах, сети туннелей внутри горных пород, везикулярные дегазированные породы (часто покрытые коркой, богатой силицидами и/или оксидами металлов), либо полностью остеклованные и плотные горные породы и массы эти формы с небольшой осадочной основной массой
- Тип V – [капельные] фульгуриты (экзогенные фульгуриты), которые демонстрируют признаки выброса (например, сфероидальные, нитевидные или аэродинамические), [17] по составу связан с фульгуритами типов II и IV.
- фитофульгурит – предлагаемый класс объектов, возникающий в результате частичного или полного изменения биомассы (например, трав, лишайников, мха, древесины) под воздействием молнии, [18] [19] описывается как «естественные стекла, образованные молниями от облака к земле». Они были исключены из схемы классификации, поскольку не являются стеклами, поэтому отнесение их к подгруппе фульгуритов является спорным. [17]
Значение
[ редактировать ]Присутствие фульгуритов в определенной местности можно использовать для оценки частоты молний за определенный период времени, что может помочь понять региональный климат прошлого. Палеомолния - это исследование различных индикаторов прошлых ударов молний, в первую очередь в виде фульгуритов и следов остаточной намагниченности, вызванной молнией. [1]
В фульгуритах обнаружено множество материалов, работающих под высоким давлением и высокой температурой. Известно также, что многие из этих минералов и соединений образуются в экстремальных условиях, таких как испытания ядерного оружия , сверхскоростные удары и межзвездное пространство . Ударный кварц был впервые описан в фульгуритах в 1980 году. [20] С тех пор в фульгуритах были идентифицированы и другие материалы, в том числе высоковосстановленные сплавы кремния и металла ( силициды ), фуллеренов аллотропы C 60 ( бакминстерфуллерены ) и C 70 , а также полиморфы SiO 2 высокого давления . [4] [8] [16] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] Восстановленные фосфиды обнаружены в фульгуритах в виде шрейберзита ( Fe 3 P и ,Ni) 3P ( Fe ) и фосфид титана(III) . [4] [27] [31] В остальном эти восстановленные соединения редки на Земле из-за присутствия кислорода в атмосфере Земли, который создает окислительные условия на поверхности.
История
[ редактировать ]Фульгуритовые трубки упоминались еще в XI веке персидскими эрудитами Авиценной и Аль-Бируни , не зная их истинного происхождения. [32] В последующие столетия фульгуриты описывались, но неверно истолковывались как результат подземных пожаров, ошибочно приписывая им целебные свойства, например, Леонардом Давидом Германом в 1711 году в его «Маслографии» . [33] Другие известные учёные-естествоиспытатели, среди них Чарльз Дарвин , Гораций Бенедикт де Соссюр и Александр фон Гумбольдт, уделяли внимание фульгуритам, не обнаружив связи с молнией.
В 1805 году истинный процесс образования фульгуритов при ударах молний в землю был установлен агрономом Хентценом и минералогом и горным инженером Иоганном Карлом Вильгельмом Фойгтом . [34] В 1817 году минералог и горный инженер Карл Густав Фидлер опубликовал и всесторонне задокументировал это явление в « Анналах физики» . [35]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Спонхольц, Б.; Баумхауэр, Р.; Феликс-Хеннингсен, П. (1 июня 1993 г.). «Фульгуриты на юге Центральной Сахары, Республика Нигер и их палеоэкологическое значение». Голоцен . 3 (2): 97–104. Бибкод : 1993Holoc...3...97S . CiteSeerX 10.1.1.549.8976 . дои : 10.1177/095968369300300201 . S2CID 56110306 .
- ^ Энн Купер, Мэри (1 марта 1980 г.). «Травмы молнией: прогностические признаки смерти» . Анналы неотложной медицины . 9 (3): 134–138. дои : 10.1016/S0196-0644(80)80268-X . ПМИД 7362103 . Проверено 16 июня 2019 г.
- ^ Джозеф, Майкл Л. (январь 2012 г.). «Геохимический анализ фульгуритов: от внутреннего стекла к внешней корке» ( PDF ) . Scholarcommons.usf.edu . Проверено 16 августа 2015 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д «Классификация фульгуритов, петрология и влияние на планетарные процессы - Репозиторий кампуса Университета Аризоны» ( PDF ) . Аризона.openrepository.com. Архивировано (PDF) из оригинала 21 декабря 2019 г. Проверено 16 августа 2015 г.
- ^ «СГСМП: цифры Лихтенберга» . Sgsmp.ch. 28 июля 2005 г. Архивировано из оригинала 02 августа 2015 г. Проверено 16 августа 2015 г.
- ^ Уэллетт, Дженнифер (23 июля 2013 г.). «Физик Фермилаб создает искусство «замерзшей молнии» с помощью ускорителей» . Научный американский блог . Проверено 11 августа 2015 г.
- ^ Эссен, Э.Дж.; Фишер, округ Колумбия (10 октября 1986 г.). «Lightning Strike Fusion: экстремальное восстановление и несмешиваемость металлов и силикатных жидкостей». Наука . 234 (4773): 189–193. Бибкод : 1986Sci...234..189E . дои : 10.1126/science.234.4773.189 . ПМИД 17746479 . S2CID 37215332 .
- ^ Перейти обратно: а б Жере, Рето; Вимменауэр, Вольфхард; Мюллер-Зигмунд, Хильтруда; Вирт, Ричард; Лампкин, Грегори Р.; Смит, Кэтрин Л. (1 июля 2015 г.). «Ударные ламели, вызванные молнией, в кварце» . Американский минералог . 100 (7): 1645–1648. Бибкод : 2015AmMin.100.1645G . дои : 10.2138/am-2015-5218 . S2CID 130973907 . Проверено 16 августа 2015 г.
- ^ «Агателади: Приключения и события: Еще о фульгуритах» . 18 сентября 2014 г.
- ^ У. Райт-младший, Фред (1 июля 1988 г.). «Фантастическая находка фульгурита во Флориде» (PDF) . По погоде . 51 (4) . Проверено 16 июня 2019 г.
- ^ Рипли, Джордж; Дана, Чарльз Андерсон (1859). Новая американская циклопедия . Эпплтон. п. 2 .
- ^ Виноград, Р.Х. (2006). Пирометаморфизм . Спрингер. п. 28. ISBN 978-3-540-29453-5 .
- ^ «Новый зал Пибоди, предлагающий уроки высоких технологий о Земле и космосе» . Йельский бюллетень и календарь . 34 (30). 9 июня 2006 г. Архивировано из оригинала 6 ноября 2014 г. Проверено 26 декабря 2013 г.
- ^ «Представляю... Фульгуриты» . Oum.ox.ac.uk. Проверено 16 августа 2015 г.
- ^ Популярный педагог . 1860 . Проверено 16 августа 2015 г.
- ^ Перейти обратно: а б Эссен, Э.Дж.; Фишер, округ Колумбия (10 октября 1986 г.). «Молниеносный синтез: предельное восстановление и несмешиваемость металло-силикатных жидкостей». Наука . 234 (4773). Наука-AAAS: 189–193. Бибкод : 1986Sci...234..189E . дои : 10.1126/science.234.4773.189 . ПМИД 17746479 . S2CID 37215332 .
- ^ Перейти обратно: а б с Пасек, Мэтью А.; Блок, Кристин; Пасек, Вирджиния (24 апреля 2012 г.). «Морфология фульгурита: схема классификации и ключ к образованию - Спрингер». Вклад в минералогию и петрологию . 164 (3): 477–492. Бибкод : 2012CoMP..164..477P . дои : 10.1007/s00410-012-0753-5 . S2CID 129095919 .
- ^ Пляшкевич А.А.; Минюк, П.С.; Субботникова, Т.В.; Альшевский А.В. (декабрь 2006 г.). «Докл. наук о Земле 411 (2006)». Доклады наук о Земле . 411 : 380–383. дои : 10.1134/S1028334X16040139 . S2CID 132342955 .
- ^ Пляшкевич А.А.; Минюк, П.С.; Субботникова, Т.В.; Альшевский А.В. (апрель 2016 г.). «Доклады наук о Земле 467, № 2 (2016)». Доклады наук о Земле . 467 (2): 1431–1434. дои : 10.1134/S1028334X06090212 . S2CID 140703063 .
- ^ Гайо, Мэри Патрисия (1 января 1980 г.). «Окаменевшая молния». Камни и минералы . 55 (1): 13–17. дои : 10.1080/00357529.1980.11764615 .
- ^ Дейли Т.К., Бусек П.Р., Уильямс П., Льюис К.Ф. (20 апреля 2015 г.). «Фуллерены из фульгурита». Наука . 259 (5101): 1599–601. Бибкод : 1993Sci...259.1599D . дои : 10.1126/science.259.5101.1599 . ПМИД 17733026 . S2CID 7298670 .
- ^ Хейманн, Д. (1996). «Химия фуллеренов на Земле и в Солнечной системе: обзор 1995 года» (PDF) . ЛПС . XXVII : 539. Бибкод : 1996LPI....27..539H . Проверено 16 августа 2015 г.
- ^ Макдональд, ФА; Митчелл, К.; Китай, ЮВ (2004). «Доказательства происхождения стекла Эдеови, вызванного ударом молнии» (PDF) . Лунная и планетарная наука . ХХХV . 1406. Бибкод : 2004LPI....35.1406M . Проверено 16 августа 2015 г.
- ^ Пасек, Массачусетс; Коллинз, Дж.С.; Мелош, HJ; Атлас, З. (2010). «Потрясенный кварц в фульгурите» (PDF) . Метеоритика и планетология . 73 : 5211. Бибкод : 2010M&PSA..73.5211P . Проверено 16 июня 2019 г.
- ^ Картер Э.А., Пасек М.А., Смит Т., Ки Т.П., Хайнс П., Эдвардс Х.Г. (20 апреля 2015 г.). «Быстрое рамановское картирование фульгурита». Анальная биоанальная химия . 397 (7): 2647–2658. дои : 10.1007/s00216-010-3593-z . ПМИД 20229006 . S2CID 23476732 .
- ^ Картер Э.А., Харгривз, доктор медицинских наук, Ки Т.П., Пасек М.А., Эдвардс Х.Г. (7 июня 2010 г.). «Раман-спектроскопическое исследование фульгурита | Философские труды Лондонского королевского общества A: Математические, физические и технические науки» . Философские труды Королевского общества A: Математические, физические и технические науки . 368 (1922): 3087–3097. дои : 10.1098/rsta.2010.0022 . ПМИД 20529946 .
- ^ Перейти обратно: а б Блок, Кристин; Пасек, Мэтью (август 2009 г.). «Понижение степени окисления фосфора под воздействием молнии». Природа Геонауки . 2 (8): 553–556. Бибкод : 2009NatGe...2..553P . дои : 10.1038/ngeo580 .
- ^ Шеффер, А.А.; Дьяр, доктор медицины; Склут, ЕС (2006). «Молниезащитные очки как аналог противоударных очков» (PDF) . Лунная и планетарная наука . XXXVII . 2009 . Проверено 16 августа 2015 г.
- ^ Кочемасов, Г.Г. (1985). «Фульгурит» (PDF) . Лунная и планетарная наука . 1226 . Проверено 16 августа 2015 г.
- ^ Парнелл, Дж.; Текри, С.; Мюрхед, Д.; Райт, А. (2008). «Переходная высокотемпературная обработка силикатов в фульгуритах как аналогах метеоритных и ударных расплавов» (PDF) . Лунная и планетарная наука . XXXIX (1391). 1286. Бибкод : 2008LPI....39.1286P . Проверено 16 августа 2015 г.
- ^ Пасек М.А., Ки Т.П., Картер Э.А., Харгривз М.Д., Эдвардс Х.Г., Atlas Z (2010). «Жареный фосфат и органическое выживание: молния в биогеохимических циклах» (PDF) . Конференция по астробиологии . 1538 : 5261. Бибкод : 2010LPICo1538.5261P . Проверено 16 августа 2015 г.
- ^ Хашми, Мохамед Яхия (1966). «Геологические и минералогические знания Ибн Сины» . Журнал Немецкого восточного общества (на немецком языке). 116 (1): 44–59. ISSN 0341-0137 . Проверено 23 апреля 2024 г.
- ^ Герман, Леонард Давид (1711). Ольс-Бернштадтского вместе с его достопримечательностями ] Маслография или описание Силезского Маслова в княжестве герцога (на немецком языке). Бреслау: Издательство Кристиана Брахфогеля . Проверено 23 апреля 2024 г.
- ^ Фойгт, Иоганн Карл Вильгельм (1805). «Информация о громоотводах». Журнал новейшего состояния естествознания (на немецком языке). 10 : 491–495 . Проверено 23 апреля 2024 г.
- ^ Фидлер, Карл Густав (1817). «О громоотводах и их происхождении». Анналы физики (на немецком языке). 55 (вторая часть). Лейпциг: Людвиг Вильгельм Гильберт: 121–164. Бибкод : 1817АнП....55..121Ф . дои : 10.1002/andp.18170550202 . Проверено 23 апреля 2024 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- HJ Мелош, «Геологи ударного воздействия, будьте осторожны!» ( Архивировано 6 августа 2020 г. в Wayback Machine ). Письма о геофизических исследованиях , том 44, выпуск 17, стр. 8873–8874, 2017 г.
- Окаменевшая молния , Питер Э. Вимейстер (PDF)
- Интервью с художником Алланом Макколлумом вместе с историческим архивом из 66 версий буклетов, включенных в выставку Аллана Макколлума « Событие: окаменевшая молния из Центральной Флориды».
- Mindat с данными о местоположении
- В.М. Майерс и Альберт Б. Пек, «Фульгурит из Южного Амбоя, штат Нью-Джерси» , американский минералог , том 10, страницы 152–155, 1925 г.
- Владимир А. Раков, «Молния делает стекло» , 29-я ежегодная конференция Общества искусств стекла, Тампа, Флорида, 1999 г.
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
