Sólin Sólin Rís 04:10 • sest 22:56 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 23:27 • Sest 08:55 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 08:25 • Síðdegis: 20:45 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 02:23 • Síðdegis: 14:30 í Reykjavík
Sólin Sólin Rís 04:10 • sest 22:56 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 23:27 • Sest 08:55 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 08:25 • Síðdegis: 20:45 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 02:23 • Síðdegis: 14:30 í Reykjavík
LeiðbeiningarTil baka

Sendu inn spurningu

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Af hverju eru sum hraun svört en önnur rauð?

Sigurður Steinþórsson

Rautt gjall, til dæmis í Rauðhólum við Reykjavík og í Seyðishólum í Grímsnesi, þiggur lit sinn af smásæjum kornum af steindinni hematíti (blóðsteini, Fe2O3) sem er oxíð af þrígildu járni (Fe3+). Í basaltbráð er tvígilt járn (Fe2+) yfirgnæfandi og við kólnun og kristöllun binst þrígilda járnið því tvígilda og myndar svarta steind og segulmagnaða, magnetít (seguljárnstein). Samsetningu þess (Fe3O4) mætti einnig rita FeO · Fe2O3, nefnilega tvö þrígild járn-atóm móti einu tvígildu.

Rauðamöl - Eldfell í Vestmannaeyjum.

Í gjallgígum má iðulega finna bæði rautt gjall og svart, enda er ljóst að oxunin á sér stað í gosinu sjálfu, hvorki neðar í gosrásinni né á löngum tíma eftir gos. Samanburður á gjallgerðunum tveimur sýnir að svarta gjallið er segulmagnað en hið rauða ekki, sem væri í samræmi við það að magnetít er segulmagnað en hematít ekki. Hins vegar—og óvænt— sýndu efnageiningar að hlutfall tví- og þrígilts járns er svipað í báðum gerðum, nefnilega að báðar eru jafn-oxaðar. Frekari rannsókn leiddi svo í ljós að járnsteindin í svarta gjallinu er ekki magnetít, eins og vænta mátti, heldur önnur (veikar en magnetít) segulmögnuð steind, maghemít. Steindin virðist vera einhvers konar millistig í oxun magnetíts í hematít – hún hefur kristalbyggingu magnetíts en efnasamsetningu hematíts. Breytingarferlið úr magnetíti í hematít er þannig tvíþrepa, fyrst oxun og síðan „hamskipti“, kristalgerðin hverfist frá teningskerfi maghemíts í þríhyrndakerfi hematíts:

$$4 Fe_3O_4 + O_2 —> 6 Fe_2O_3 —> 6 Fe_2O_3$$

magnetít + súrefni —> maghemít —> hematít

Gjallgígar eru ýmist gervigígar (til dæmis Rauðhólar) eða „eiginlegir gígar“ (til dæmis Seyðishólar, gígar á Snæfellsnesi). Í flestum eða öllum tilvikum kemur þó utanaðkomandi vatn við sögu – grunnt stöðuvatn, mýrlendi eða grunnvatn. Blöðrurnar í gjallinu stafa af lofttegundum, mest vatni, sem leysist úr bráðinni við þrýstiléttinn þegar hún rís í gígnum, og veldur sú útþensla sprengivirkninni. Lofttegundir þessar eru einkum gosgufur, ættaðar úr bráðinni, en í tilviki gervigíga að minnsta kosti, einnig að hluta grunnvatn sem kvikan tekur upp.[1] Í Íslensku steinabókinni[2] segir: „[Gjall] myndast í hraungígum úr hraunslettum og strókum sem fallið hafa til jarðar umhverfis gígopið. Gjallbingir hlaðast upp mjög hratt og haldast lengi heitir. Rakt heitt loft er andar upp úr þeim veldur oxun járnsteinda og rauðum lit.“

En hver er þá munurinn á myndunarsögu rauða og svarta gjallsins? Ólíkt hematíti er maghemít hálfstöðug (metastabíl) steind – við hita yfir 700°C breytist hún í hematít. Með vísan til lýsingarinnar hér að ofan verður oxunin í gjallbingnum og þá mætti ímynda sér að svarta gallið hafi oxast við hitastig undir 700°C en hið rauða við hærri hita þannig að hamskiptin úr maghemíti í hematít urðu samtíma oxun.

Tilvísanir:
  1. ^ Sjá t.d. Ármann Höskuldsson, 2003: Hvernig myndast gervigígar?
  2. ^ Kristján Sæmundsson og Einar Gunnlaugsson, 1999. Íslenska steinabókin. Reykjavík, Mál og menning.

Mynd:
  • EDS.

Upprunalega spurningin hljóðaði svona: Af hverju eru sum hraun svört en önnur rauð (hraunmöl)?

Höfundur

Sigurður Steinþórsson

prófessor emeritus

Útgáfudagur

2.10.2023

Spyrjandi

Stefán Stefánsson

Tilvísun

Sigurður Steinþórsson. „Af hverju eru sum hraun svört en önnur rauð?“ Vísindavefurinn, 2. október 2023, sótt 24. júlí 2024, https://visindavefur.is/svar.php?id=85286.

Sigurður Steinþórsson. (2023, 2. október). Af hverju eru sum hraun svört en önnur rauð? Vísindavefurinn. https://visindavefur.is/svar.php?id=85286

Sigurður Steinþórsson. „Af hverju eru sum hraun svört en önnur rauð?“ Vísindavefurinn. 2. okt. 2023. Vefsíða. 24. júl. 2024. <https://visindavefur.is/svar.php?id=85286>.

Chicago | APA | MLA

Senda grein til vinar

=

Af hverju eru sum hraun svört en önnur rauð?
Rautt gjall, til dæmis í Rauðhólum við Reykjavík og í Seyðishólum í Grímsnesi, þiggur lit sinn af smásæjum kornum af steindinni hematíti (blóðsteini, Fe2O3) sem er oxíð af þrígildu járni (Fe3+). Í basaltbráð er tvígilt járn (Fe2+) yfirgnæfandi og við kólnun og kristöllun binst þrígilda járnið því tvígilda og myndar svarta steind og segulmagnaða, magnetít (seguljárnstein). Samsetningu þess (Fe3O4) mætti einnig rita FeO · Fe2O3, nefnilega tvö þrígild járn-atóm móti einu tvígildu.

Rauðamöl - Eldfell í Vestmannaeyjum.

Í gjallgígum má iðulega finna bæði rautt gjall og svart, enda er ljóst að oxunin á sér stað í gosinu sjálfu, hvorki neðar í gosrásinni né á löngum tíma eftir gos. Samanburður á gjallgerðunum tveimur sýnir að svarta gjallið er segulmagnað en hið rauða ekki, sem væri í samræmi við það að magnetít er segulmagnað en hematít ekki. Hins vegar—og óvænt— sýndu efnageiningar að hlutfall tví- og þrígilts járns er svipað í báðum gerðum, nefnilega að báðar eru jafn-oxaðar. Frekari rannsókn leiddi svo í ljós að járnsteindin í svarta gjallinu er ekki magnetít, eins og vænta mátti, heldur önnur (veikar en magnetít) segulmögnuð steind, maghemít. Steindin virðist vera einhvers konar millistig í oxun magnetíts í hematít – hún hefur kristalbyggingu magnetíts en efnasamsetningu hematíts. Breytingarferlið úr magnetíti í hematít er þannig tvíþrepa, fyrst oxun og síðan „hamskipti“, kristalgerðin hverfist frá teningskerfi maghemíts í þríhyrndakerfi hematíts:

$$4 Fe_3O_4 + O_2 —> 6 Fe_2O_3 —> 6 Fe_2O_3$$

magnetít + súrefni —> maghemít —> hematít

Gjallgígar eru ýmist gervigígar (til dæmis Rauðhólar) eða „eiginlegir gígar“ (til dæmis Seyðishólar, gígar á Snæfellsnesi). Í flestum eða öllum tilvikum kemur þó utanaðkomandi vatn við sögu – grunnt stöðuvatn, mýrlendi eða grunnvatn. Blöðrurnar í gjallinu stafa af lofttegundum, mest vatni, sem leysist úr bráðinni við þrýstiléttinn þegar hún rís í gígnum, og veldur sú útþensla sprengivirkninni. Lofttegundir þessar eru einkum gosgufur, ættaðar úr bráðinni, en í tilviki gervigíga að minnsta kosti, einnig að hluta grunnvatn sem kvikan tekur upp.[1] Í Íslensku steinabókinni[2] segir: „[Gjall] myndast í hraungígum úr hraunslettum og strókum sem fallið hafa til jarðar umhverfis gígopið. Gjallbingir hlaðast upp mjög hratt og haldast lengi heitir. Rakt heitt loft er andar upp úr þeim veldur oxun járnsteinda og rauðum lit.“

En hver er þá munurinn á myndunarsögu rauða og svarta gjallsins? Ólíkt hematíti er maghemít hálfstöðug (metastabíl) steind – við hita yfir 700°C breytist hún í hematít. Með vísan til lýsingarinnar hér að ofan verður oxunin í gjallbingnum og þá mætti ímynda sér að svarta gallið hafi oxast við hitastig undir 700°C en hið rauða við hærri hita þannig að hamskiptin úr maghemíti í hematít urðu samtíma oxun.

Tilvísanir:
  1. ^ Sjá t.d. Ármann Höskuldsson, 2003: Hvernig myndast gervigígar?
  2. ^ Kristján Sæmundsson og Einar Gunnlaugsson, 1999. Íslenska steinabókin. Reykjavík, Mál og menning.

Mynd:
  • EDS.

Upprunalega spurningin hljóðaði svona: Af hverju eru sum hraun svört en önnur rauð (hraunmöl)?...