A comparative study of the morphology, chemical composition and weathering of rhyolitic and andesitic glass

Abstract

The morphology of volcanic glass particles in rhyolitic and andesitic tephra of central North Island and Taranaki areas of New Zealand has been studied by scanning electron microscopy. Electron probe analyses of the glasses are compared with those of the clays to which they weather. Loss of silica characterizes the weathering of both glasses. The rapid rate of weathering of andesitic glass is attributed to its occurrence as fine, soft microlites and extensive substitution of Al for Si in the structure. Rhyolitic glass weathers more slowly because it occurs as hard and brittle particles containing relatively little alumina. It is suggested that the structure, chemical composition and chemical activity of allophane is governed largely by the chemical composition and bonding characteristics of the parent glass.

Résumé

La morphologie des particules de verres volcaniques dans des téphrites rhyolitiques et andésitiques des régions du centre de North Island et de Taranaki en Nouvelle-Zélande a éé étudiée par microscopie électronique à balayage. Les analyses des verres par microsonde électronique sont comparées avec celles des argiles en lesquelles ils se désagrègent. Une perte de silice caractérise la désagrégation des deux verres. La vitesse élevée de désagrégation du verre andésitique est attribuée à sa présence sous forme de microlites fines et tendres et à l'importante substitution de AL à Si dans la structure. Le verre rhyolitique se désagrège plus lentement parce qu'il se présente sous forrne de particules dures et friables contenant relativement peu d'alumine. Il est suggéré que la structure, la composition chimique et l'activité chimique de l'allophane sont largement dérminées par la composition chimique et les caractéristiques des liaisons du verre parent.

Kurzreferat

Mit Hilfe der Rasterelektronenmikroskopie wird die Morphologie von vulkanischen Glaspartikeln aus rhyolitischer und andesitischer Tephra vom zentralen North Island und von den Taranakigebieten Neuseelands untersucht. Analysen mit der Mikrosonde von den Gläsern werden mit denen von den Tonen verglichen, in welche sie verwittern. Die Verwitterung beider Gläser ist durch einen Verlust an Kieselsäiure charakterisiert. Die schnelle Verwitterungsrate von andesitischem Glas wird dem Vorhandensein von zarten, weicheren Mikroliten und einer deutlichen strukturellen Substitution von Al für Si zugeschrieben. Rhyolitische Gläser verwittern langsamer, weil sie als harte und spröde Teilchen vorkommen, die nur relativ wenig Aluminium enthalten. Es wird vermutet, daß die Struktur, die chemische Zusammensetzung und die chemische Aktivität von Allophan weitgehend durch die chemische Zusammensetzung und den Bindungsverhältnissen des primären Glases beeinflußt wird.

Resumen

Se ha estudiado mediante el microscopio electrónico la morfología de las partículas de vidrios volcánicos presentes en tefras riolíticas y andesíticas de las zonas central de la Isla del Norte y de Taranaki de Nueva Zelandia. Se comparan los análisis por sonda electrónica de los vidrios con los de las arcillas en las cuales se convierten al meteorizarse. La pérdida de sílice caracteriza a la meteorización de ambos vidrios. La rapidez de la meteorización del vidrio andesítico se atribuye a aparecer en forma de microlitas finas y blandas y a la extensa sustitución de Si por A1 en la estructura. El vidrio riolítico se meteoriza más lentamente porque se produce en forma de partículas duras y frágiles que contienen relativamente poca alúmina. Se sugiere que la estructura, la composición química y la actividad química de la alófana viene determinada mayormente por la composición química y las características de enlace del vidrio-padre.