Pangea

Minden, ami földtudomány

5 perc geológia - Kő, ami úszik a vízen?

2018. december 16. 19:00 - Tranquillius

Igen, létezik ilyen, ráadásul viszonylag gyakori az előfordulása. Magyar neve horzsakő, habkő, néhol tajtékkő. A legtöbben onnan ismerik, hogy sarokcsiszolásra is használják, de most nem a flexre gondolunk, hanem konkrétan a lábápolásra. Mai bejegyzésünkben azonban nem a felhasználására, sokkal inkább a keletkezésére, szerkezetére és földrajzi előfordulására koncentrálunk — geológus szemmel.    

01009-pumice.jpg Horzsakő minták. Santorini (bal), Tenerife (jobb)

Ahhoz, hogy a kő a víz felszínén ússzon nincs is másra szükség, minthogy a sűrűsége kisebb legyen a vízénél. Mint ahogy léteznek olyan fák, pl. az ólomfa (Krugiodendron ferreum), amely 1,355 gramm/köbcentiméter sűrűsége miatt elsülyed a vízben létezik olyan kőzet is, amely alatta marad a 0,997 gramm/köbcentiméteres értéknek. A horzsakő megfelel ennek a kritériumnak, ugyanis előfordulhat, hogy a példányonként eltérő sűrűsége mindössze fele a vízének. 

main_1200_3.jpgHorzsakövek és döglött halak a Puyehue-Cordón Caulle chilei vulkánkomplexum 2011. évi kitörésénél (AP Photo/Carlos Succo)

A horzsakő egy hálás kőzet a geológus hallgatók számára; ez az egyik legkönnyebben felismerhető kőzet. Annak idején kőzetfelismerés órán elég volt kézbe fogni és a méretéhez viszonyított súlya alapján még vízre sem volt szükség az egy pont begyűjtéséhez. Kézben tartva az érdessége az, ami elsőre feltűnik. A kőzet sűrűn elhelyezkedő, alig látható pórusai miatt olyan mintha smirglit tapintanánk. Üregessége és szerkezete miatt üveges hangot ad ki ha megsimítjuk. Színét ásványos összetétele adja; piszkosfehér vagy vajszínű. 

00479_img_7596_granadilla_pumice.jpgLapilli méretű (2-64 mm) horzsakövek Tenerifén (forrás)

Pórusai elsődlegesek, azaz a kőzet kialakulásakor képződnek, ellentétben a másodlagos pórusokkal, amelyek a már diagenizálódott kőzetben alakulnak ki pl. oldással. Az úszáshoz elengedhetetlen feltétel, hogy a kőzet pórusai ne teljenek meg azonnal vízzel, azaz ne legyen túl üreges. Másféle elsődlegesen üreges kőzetek is előfordulnak a természetben, pl. a hólyagüreges bazalt, de az annak ellenére, hogy szemmel látható nagyságú "buborékokat" tartalmaznak sűrűségük miatt nem maradnak fenn a víz felszínén.

Létezik azonban egy olyan bazalt "hab", amely elméletileg akár úszhatna is a vízen, de nem tud, mert olyan fokú a porozitása, hogy azonnal elsüllyed. Ez az anyag a méhkaptárok sejtjeire emlékeztető retikulit; a világ legkisebb sűrűségű kőzete. Térfogatának 98%-a lyuk, így a vízbe hullva szinte azonnal telítődik és elsüllyed. Bazaltos lávaszökőkutakban képződik a láva felhabzásával. 

reticulite.jpgA túl porózus retikulit (bazalt horzsakő) elsüllyed a vízben (forrás

A horzsakő keletkezése a fent említett extrém porozitású retikulithoz hasonlóan vulkáni működéshez kapcsolódik, azonban a horzsakő és a retikulit nem azonos jellegű magmából képződik. Az összetételükből adódó különbség már a kőzetek színén is megmutatkozik. Jellemzően minél több szilícium-dioxidot tartalmaz egy vulkáni kőzet annál világosabb a színe; míg a bázikus (<54% SiO2) bazalt színe közelít a feketéhez, addig a "savanyú riolit kőzet (>68% SiO2) már majdnem fehér. Természetesen vannak kivételek, például az obszidián, amely szinte teljesen fekete savanyú vulkáni üveg. Talán a színéből már ki is találhattuk, hogy a horzsakő savanyú dácitos-riolitos magmából keletkezik. A riolitnak ugyanis többféle változata lehet azonos ásványi összetétel mellett a kőzet szövetében. Ilyen változat az obszidián, a perlit, a szurokkő és a horzsakő is. Mindegyikük ugyanabból a magmából képződik különböző körülmények között, amelyek közül most csak a horzsakővel foglalkozunk (a többi külön-külön is megérne egy bejegyzést).  

main_900_1.jpgA Puyehue-Cordón Caulle chilei vulkánkomplexum 2011. évi robbanásos kitörése (AP Photo/Alvaro Vidal)

Ahogy a nagy SiO2 tartalmú magma közelít a felszínhez úgy csökken egyre jobban a rá nehezedő nyomás. A nyomáscsökkenés hatására a magmában található víz és gázok (ún. illók) oldhatósága lecsökken elkezdenek kiválni a kőzetolvadékból. Az illók távozása és a gázbuborékok hatalmas belső nyomása (akár százszorosa a légköri nyomásnak) explozívvá teszi a vulkáni működést. Ezt egy vulkán esetében nehezebb elképzelni, de aki nyitott már ki felrázott kólát el tudja képzelni a folyamatot. A horzsakő tulajdonképpen egy ilyen kólásüvegből (=vulkán) illók hatására (vízgőz, Cl, F, kéndioxid) hirtelen kirobbanó anyag, ami a gyors hőmérsékletcsökkenés miatt hamar megszilárdul és magába zárja az apró gáz és gőzbuborékokat. Más példával olyan, mint amikor egy sűrű, forró, viszkózus habfürdő egyszer csak kővé válik. A gyors hűlés miatt a lávafröccsben nem megy végbe teljesen az ásványok kikristályosodása, ezért lesz üvegszerű a horzsakő, kevés látható kristállyal. Ugyanez a szilikátos magma ha lassan hűl ki (elsősorban a föld mélyében) akkor szemmel látható hatalmas kristályok képződnek mint a gránit esetében. 

main_900_buvar.jpgHorzsakővel fedett tóból előbukkanó búvár 2011. Június 16. (Reuters/Chiwi Giambirtone)

Horzsakő-termelő vulkánokkal jellemzően a szubdukciós zónák felett található kontinentális lemezszegélyen találkozhatunk. Ez a környezet gazdagabb illókban, már csak a tenger közelsége miatt is, valamint a magma a kontinentális lemezen keresztüljutva gazdagodik szilícium-dioxidban, így savanyúbb lávakőzeteket produkál. Ilyen vulkánokkal találkozhatunk a Kárpát-medencében is, pl. a Bükkalján, vagy a Zemplénben, ahol a miocén horzsaköves rétegek vastagsága a több száz métert is elérheti. Aki fiatalabb horzsakőre lenne kíváncsi felkeresheti Thíra szigetét, Tenerifét, vagy a Lipari-szigeteket, vagy a Cirkumpacifikus-hegységrendszert (lásd képek), ahol szinte mindig zajlik valahol olyan vulkanizmus, amely horzsakövet is termel. Mégis, a legérdekesebb horzsaköves vulkánkitörés az emberi szem elől rejtve zajlik — a tenger mélyén. Ilyenkor a horzsakő nem csupán kilövell, majd aláhull a vulkáni kürtőből, hanem egy része — éppen a sűrűségből kifolyólag — megkezdi a több száz vagy ezer méteres útját a felszín irányába. 2012-ben a Kermadec-szigetek mellett egy ilyen horzsakő-tutaj megjelenése jelezte, hogy a mélyben éppen vulkánkitörés zajlik. 

havre_horzsako.JPGHorzsakő képződés víz alatti kitörésből (forrás)

Egészen addig a tudósok nem is tudtak a Havre tengeri hegy vulkáni mivoltáról, amely a horzsakő-rajt a felszínre bocsátotta. 2012 júliusában földrengések, majd egy füstcsóva felbukkanása jelezte a vulkáni működést a 720 méteres mélységben. Ezt követően kb. 3,5 méter vastagságú horzsakő-tutaj jelent meg a víz felszínén, amely 400 négyzetkilométeres területet borított be. A hullámzás hatására a kő-szőnyeg elvékonyodott és több tízezer négyzetkilométeren szétterült az óceán felszínén. Később az áramlatok hátán eljutott egészen Ausztrália keleti és Új-Zéland északi partjára is. A horzsakő jelentős része idővel elsüllyedt, ahogy megszívta magukát vízzel, vagy a súrlódás hatására apró darabokra törtek. Egy évvel a kitörés után is találtak a Csendes-óceánban horzsaköveket, ami egyfelől veszélyt jelent a hajózásra, másrészt alkalmat ad a rajta megtelepedő élőlényeknek, hogy távoli tájakra eljuthassanak. Egyes elméletek szerint a horzsakő-tutajoknak szerepe lehetett a csendes-óceáni szigetvilág benépesülésében. 

ncomms4660-f1.jpgA Havre víz alatti vulkán kitörése után sodródó horzsakőtutajok pozíciója (forrás)

Kutatók a Berkeley egyetem laboratóriumában röntgensugárral vizsgálták, hogy milyen folyamatok tartják a felszínen a horzsakövet és milyen erők süllyeszik el. A kísérlet folyamán nagy meglepetésükre azt tapasztalták, hogy az este elsüllyedt horzsakő másnap újra a felszínre emelkedett. Megállapították, hogy a horzsakő pórusai többnyire hasjzálvékonyak és összeköttetésben vannak egymással. Azaz, ha bejut a víz a pórusokba a kőnek hamarosan el kellene süllyednie. Ez mégsem így történik, mégpedig a felületi feszültség miatt. Ha egy horzsakövet vízbe teszünk, a pórusok külső járataiba benyomul a víz, de ez egyben bezárja a levegőbuborékokat, méghozzá hosszú időn keresztül. Ez a csapdába esett gáz tartja fenna  követ a víz felszínén. Ha a bennmaradó gáz éjszaka a hűvösben összehúzódik a folyadék beljebb nyomul és lesüllyed a kő, de ha nappal felmelegedik, kitágul, kinyomja a víz egy részét és újra a felszínre emelkedik.

main_900_tenger.jpgHorzsakő-hullám Argentína partjainál (Reuters/Chiwi Giambirtone)

Horzsakővel nem csupán a sarkunkat reszelhetjük egy fürdés után, a kőzetet elsősorban az építőipar hasznosítja, azon belül is főleg könnyűbeton-gyártásra használják alacsony sűrűsége miatt. Sóder helyett használva jelentősen csökkenthető a beton tömege, ami pl. födém betonozásnál kapóra jöhet. Ezen kívül a kertészetek is jelentős mennyiséget adnak el díszítőkőnek, de a már említett tulajdonsága alapján akár úszó szigeteket is építhetnének belőle kerti tavakba. 

 

Ajánlott és felhasznált irodalom:

  • http://petrology.geology.elte.hu/Vulkanizmus_6_Robbanasos%20kitoresek.pdf
  • http://volcano.oregonstate.edu/floating-pumice-%E2%80%93-oceanic-hazard
  • https://newscenter.lbl.gov/2017/05/23/how-x-rays-helped-to-solve-mystery-of-floating-rocks/
  • https://www.universityofcalifornia.edu/news/solving-mystery-floating-rocks-pumice 
  • https://en.wikipedia.org/wiki/Pumice_raft
  • https://en.wikipedia.org/wiki/Pumice
  • https://mistralmtn.blogspot.com/2017/06/rocks-that-float-pumice-rafts.html
  • https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X18300876
  • http://epa.oszk.hu/00000/00030/00285/datum07895/cim207900.htm
  • https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X18300876
  • https://www.theatlantic.com/photo/2011/06/volcanic-ash-and-pumice-from-puyehue/100088/
  • https://www.sandatlas.org/pumice/
  • http://elte.prompt.hu/sites/default/files/tananyagok/MagmasKozetek/ch03s02.html
  • http://blogs.discovermagazine.com/rockyplanet/2012/08/13/source-of-kermadec-island-pumice-raft-eruption-identified/#.XBJbA9tKiUk
  • https://www.nature.com/articles/ncomms4660
  • http://www.origo.hu/tudomany/vilagur/20100610-retikulit-habkonek-is-nevezett-konnyu-asvany-amely-lavaszokokut-kitoresek.html
5 komment

A bejegyzés trackback címe:

https://pangea.blog.hu/api/trackback/id/tr9214456028

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

morph on dear 2018.12.17. 13:59:24

Hm. A fene se gondolta volna hogy ilyen érdekesek a kövek :D

bioLarzen 2018.12.17. 15:30:48

Bár tulajdonképp nem kőzet, a borostyán is úszik a vízen.

Sigismundus · http://csakugyirkalok.blog.hu/ 2018.12.17. 19:22:08

Jól értem, ezek a horzsakő szigetek vagy tutajok előbb utóbb végleg lesüllyednek vagy szétcsúsznak? Szóval tartósan nem tudják károsítani az alattuk levő tenger élővilágát az oxigén elzárásával?

gigabursch 2018.12.19. 08:26:54

Off

A fákhoz csak annyit tennék hozzá, hogy az általad megadott adat az ólomfára az ún légszáraz (U = 12%) adat.
Élőnedvesen pl az idős cser és a bükk szimplán elsüllyedt, mert olyan 1200-1280 kg/m3 a fajsúlya.
Ezt egyébként ki is használják a faiparban, ahol óriási medencékben "főzik" a fát (gőzölés), mert lesüllyedve marad, így nem hatolnak be a füllesztő gombák és a feldolgozó szerszámok is könnyebben boldogulnak

On