Обсидиан: образование, геология и разновидности
Поделиться
Образование, геология и разновидности
Обсидиан: как высококремнезёмная лава становится природным стеклом
Обсидиан — природное вулканическое стекло, образующееся, когда высококремнезёмная лава охлаждается так быстро, что кристаллы не успевают вырасти. Его внешний вид может быть зеркально-чёрным, дымчатым, полосатым, красно-каштановым, с узорами снежинок, металлическим или радужным в зависимости от химии расплава, скорости охлаждения, текстуры потока, захваченных пузырьков, микрослоёв и последующей девитрификации.
- Материал: вулканическое стекло
- Типичный исходный расплав: риолитовый до фельзитового
- Ключевой процесс: быстрое закаливание
- Структура: аморфный минералоид
- Излом: раковистый и острый
Обзор материала
Обсидиан — это минералоид, а не отдельный вид минерала. Он имеет химию кремнезёмсодержащей вулканической породы, но его атомы расположены как в стекле, а не в кристаллической решётке. Это объясняет его отражающую полировку, раковистый излом, острые края и то, как свет может выявлять поточные полосы, пузырьки и внутренние плёнки.
Большинство обсидианов связано с риолитовыми или другими фельзитовыми вулканическими системами. Такие расплавы богаты кремнезёмом, вязкие и способны быстро охлаждаться до стекла на краях потоков, поверхностях куполов или в зонах контакта. То же стекло позже может изменяться гидратацией, девитрификацией и выветриванием, образуя перлит, сферулиты, тусклые наружные корки или внутренние текстуры.
Как образуется обсидиан
Образование обсидиана — это гонка между охлаждением и кристаллизацией. Когда побеждает охлаждение, вулканическое стекло сохраняется.
- 1 Образуется кремнезёмсодержащий расплав Фельзитовая магма обогащается кремнезёмом, щелочами, водой и другими летучими компонентами. Расплав густой и вязкий, поэтому атомы движутся медленнее, чем в более горячей, более текучей базальтовой лаве.
- 2 Лава достигает охлаждающей поверхности Лавовый купол, куле, край потока, край дайки или пирокластическое отложение подвергают расплав быстрому охлаждению на воздухе, воде, льду или более холодной породе.
- 3 Закалка замораживает стекло Остывание происходит достаточно быстро, чтобы кристаллы не успели организоваться по всему материалу. В результате получается аморфное вулканическое стекло, обычно с разбросанными микролитами или включениями.
- 4 Поток фиксирует внутреннюю структуру Пока стекло еще горячее и пластичное, его можно растягивать и складывать. Ленты, шлиеры и слои сохраняются как тонкие полосы или выразительные слои.
- 5 Газы, включения и пленки регулируют внешний вид Маленькие пузырьки, выровненные пузырьки, оксиды железа, магнетит, микролиты полевого шпата или ультратонкие внутренние пленки могут создавать блеск, цветовые сдвиги, радужные полосы или теплые махагоновые оттенки.
- 6 Стекло медленно изменяется со временем Обсидиан геологически метастабилен. Гидратация может образовывать перлитовые трещины; девитрификация — сферулиты; выветривание может тускнеть поверхности или создавать гидратационные корки.
Геологические условия
Обсидиан образуется там, где кремнеземистый вулканический расплав быстро охлаждается. Среда определяет толщину, текстуру, историю гидратации и обрабатываемость стекла.
Лавовые купола и потоки
Вязкая риолитовая лава может накапливаться в купола или медленно двигаться как толстые потоки. Стекловидные поверхности и края — обычные места образования обсидиана.
Края потоков
Края потоков остывают быстрее всего. Они могут сохранять плотное черное стекло, потоковое полосатое строение, сдвинутые пузырьки и резкие текстурные переходы в более кристаллический риолит.
Зоны вулканического стекла и перлита
Гидратированный обсидиан может развивать изогнутые перлитовые трещины и превращаться в перлит. Округлые узлы обсидиана могут оставаться внутри более светлого, гидратированного вулканического стекла.
Пирокластические и спечённые отложения
Отложения пепловых потоков и богатые пемзой могут содержать стекловидные фрагменты. Спекание, уплотнение и изменение могут создавать сложные текстуры, напоминающие или сопровождающие обсидиан.
Археологические источники
Поскольку обсидиан предсказуемо раскалывается и образует острый край, многие вулканические источники стали важными месторождениями каменных орудий. Химия следовых элементов иногда позволяет связать артефакты с исходными потоками.
Вулканические провинции по всему миру
Обсидиан встречается во многих фельзитовых вулканических регионах, включая части западной Северной Америки, Мексику, Средиземноморье, Анатолию, Кавказ, Исландию, Восточную Африку, Японию и Новую Зеландию.
Микроструктуры и оптические эффекты
Лучшие эффекты обсидиана связаны со структурой. Они возникают из-за взаимодействия света со стеклом, пленками, пузырьками, слоями потока и микрокристаллическими зонами.
Потоковое полосатое строение
Различные полосы расплава могут растягиваться в ленты до полного затвердевания стекла. Эти полосы могут быть дымчатыми, серыми, коричневыми, красными или почти невидимыми до тех пор, пока их не отполируют и не осветят сбоку.
Блеск, радуга и иризация
Серебристые, золотые и радужные эффекты зависят от ориентации. Выравненные пузырьки, ламели и ультратонкие пленки могут отражать и интерферировать свет, создавая цвет только под определёнными углами.
Сферулиты
Во время девитрификации стекло частично реорганизуется в радиальные микрокристаллические скопления. В снежном обсидиане бледные сферулиты, богатые кристобалитом, выглядят как белые или серые цветения внутри черного стекла.
Перлитовые трещины
Гидратация и сжатие могут создавать изогнутые сети изломов, похожие на луковую шелуху. Они часто встречаются в перлите и гидратированном вулканическом стекле, связанном с обсидианом.
Микролиты
Маленькие кристаллы полевого шпата, пироксена, магнетита или других фаз могут расти до полного охлаждения. Даже редкие микролиты могут изменить цвет, прозрачность и оптические свойства.
Раковинный излом
Свежий обсидиан ломается по гладким раковинным кривым. Этот тип излома сделал обсидиан важным для изготовления орудий и объясняет, почему обломанные края могут быть чрезвычайно острыми.
Разновидности и стили внешнего вида
Большинство разновидностей обсидиана не являются отдельными минералами. Это стили внешнего вида, обусловленные химией, включениями, пузырьками газа, внутренними пленками, текстурами потока или девитрификацией.
| Разновидность или стиль | Внешний вид | Геологический фактор | Примечания |
|---|---|---|---|
| Чёрный обсидиан | Чёрный как смоль до дымчато-чёрного, часто зеркальный при полировке. | Плотное вулканическое стекло с железосодержащими компонентами и минимальной видимой кристаллизацией. | Тонкие края могут пропускать коричневый, серый или дымчатый свет. |
| Махагоновый обсидиан | Черное стекло с красно-коричневыми до ржавых пятнами или полосами. | Окрашивание оксидами железа, зоны, богатые гематитом, или окисленные текстуры потока внутри стекла. | Часто менее зеркально-черный, чем чисто черный материал, но визуально теплее и более природный. |
| Обсидиан снежинка | Черное до угольно-серого стекло с бледно-серыми или белыми округлыми «снежинками». | Сферулиты девитрификации, обычно радиальные скопления, богатые кристобалитом. | Бледные отметины — это внутренние структуры, а не краска или поверхностное покрытие. |
| Обсидиан с серебристым или золотистым блеском | Металлический серый, серебристый или тёплый золотистый блеск при косом освещении. | Выравненные пузырьки, микропленки и ламели, параллельные потоку, отражающие свет. | Ориентация реза сильно влияет на яркость и положение блеска. |
| Радужный обсидиан | Тонкие полосы или дуги зеленого, пурпурного, синего, золотого или красного цвета, появляющиеся под определёнными углами. | Структурный цвет от тонких внутренних пленок, ламелей и интерференции света. | Истинный радужный эффект зависит от угла и может быть скрыт при неправильной ориентации реза. |
| Полосчатый обсидиан | Изогнутые, лентовидные, дымчатые, серые, коричневые, красные или черные слои. | Потоковое полосатое строение, композиционные полосы и сдвинутые текстуры, застывшие в стекле. | Боковое освещение и отполированные поверхности показывают самый сильный контраст полос. |
| Узлы в стиле «слёзы апачей» | Маленькие округлые или субокруглые тёмные стеклянные узлы, часто просвечивающие на тонких краях. | Обсидиановые узлы, выветрившиеся или отделившиеся от гидратированного вулканического стекла или перлита. | Часто естественно округлый, а не обработанный в формальные формы. |
| Огненный обсидиан | Интенсивные цветные вспышки, иногда красные, оранжевые, зелёные или золотистые при точном освещении. | Очень тонкие ориентированные слои оксидов или нанокристаллов в отобранном материале. | Редкий и сильно зависит от направления резки и тщательной полировки. |
| Обсидиан, связанный с перлитом | Тёмное стекло с бледными гидратированными зонами, изогнутыми трещинами или узловатыми формами. | Вода проникает в вулканическое стекло, расширяет и разрушает его, образуя перлитовую текстуру. | Перлит — продукт гидратации вулканического стекла, а не отдельный тип магматической породы. |
Идентификация и похожие материалы
Обсидиан определяется сочетанием стекловидного блеска, раковистого излома, отсутствия спайности, средней твёрдости и вулканического происхождения. Цвет сам по себе недостаточен.
Полезные признаки для идентификации
- Стекловидный или зеркальный блеск на свежих или отполированных поверхностях.
- Гладкий раковистый излом с изогнутыми волнами или раковинными трещинами.
- Отсутствие спайности и видимой зернистой кристаллической текстуры в свежих плотных участках.
- Тонкие края могут пропускать дымчато-коричневый, серый, зелёный или янтарный свет.
- Твёрдость около 5–5,5 по Моосу, обычно мягче кварца и многих яшм.
- Удельный вес обычно около 2,35, легче многих плотных кристаллических пород.
Распространённые путаницы
- Базальт: обычно кристаллический или микрокристаллический, а не полностью стекловидный.
- Чёрный яшма или кремень: твёрже, более восковистый или тусклый, обычно не стекловидный на свежих поверхностях.
- Оникс или окрашенный халцедон: материал из семейства кварца с большей твёрдостью и иным поведением излома.
- Шлак или искусственное стекло: могут иметь промышленные пузыри, неестественные цвета, завихрения или производственный контекст.
- Джэт: органический, лёгкий, отличается по излому, блеску и тепловой реакции.
Гидратация, девитрификация и выветривание
Обсидиан прочен в человеческом времени, но нестабилен в геологическом. Вода и тепло медленно преобразуют вулканическое стекло в новые текстуры и минералы.
Гидратационная корка
Вода проникает в стекло с открытых поверхностей, создавая тонкий гидратационный слой. Археологи могут использовать толщину гидратации для датировки, но температура, состав и условия захоронения сильно влияют на результаты.
Перлитизация
Гидратированное вулканическое стекло может расширяться и трескаться, образуя округлые перлитовые узоры. Этот процесс может окружать тёмные стеклянные узлы более светлым гидратированным материалом.
Девитрификация
Стекло со временем или при повторном нагреве может частично кристаллизоваться. Сферулиты, литофизы и мутные зоны отражают этот переход от стекла к кристаллическому материалу.
Выветривание поверхности
Естественные поверхности могут стать тусклыми, ямчатыми, радужными или шероховатыми из-за гидратации, абразии, химии почвы и микротрещин. Свежий излом часто выглядит гораздо более стеклянным, чем старая выветренная поверхность.
Ориентация резки и визуальные результаты
Обсидиан вознаграждает продуманную ориентацию. Один и тот же кусок сырья может выглядеть простым, металлическим, полосатым или радужным в зависимости от направления реза и света.
Материал с блеском
Самый яркий серебристый или золотой эффект появляется, когда отполированная поверхность пересекает выровненные слои пузырьков и отражающие плёнки под правильным углом. Плохо ориентированный срез может сделать сильный блеск приглушённым.
Радужный материал
Радужный обсидиан особенно зависит от угла обзора. Камнерезы часто ищут направление, в котором полосы открываются чётко, прежде чем выбирать ориентацию купола, лица или подвески.
Полосатый материал
Потоковые полосы можно резать параллельно для спокойных лент или поперёк структуры для более драматичных изгибов и пейзажей. Узор одновременно является геологической записью и композиционным дизайном.
Материал снежинки
Резка через сферулитовые зоны показывает распределение и глубину светлых скоплений. Если хлопья неглубокие, агрессивное шлифование может уменьшить узор на поверхности.
Уход, обращение и хранение
Обсидиан следует рассматривать как натуральное стекло: он способен к отличной полировке, визуально прочен и исторически важен, но хрупок и уязвим к резким ударам.
Чистка
Используйте мягкую сухую или слегка влажную микрофибровую ткань. Обычно достаточно мягкого мыла и кратковременного контакта с тёплой водой; быстро высушите и избегайте абразивных порошков.
Удары и края
Обсидиан хрупок и может раскалываться на острые осколки. Сырые хлопья, сломанные кончики и тонкие края следует аккуратно обрабатывать и хранить вдали от ткани, кожи и других камней.
Тепло и химикаты
Избегайте резких перепадов температуры, открытого огня, паровой и ультразвуковой чистки, кислот, сильных растворителей и агрессивных бытовых чистящих средств. Термический стресс может усугубить трещины или сколы.
Хранение
Храните отдельно от более твёрдых минералов, металлических краёв, ключей и абразивной пыли. Подложенный лоток, футляр с подкладкой или мягкий мешочек помогут сохранить полировку и предотвратить повреждение краёв.
Вопросы, которые часто задают читатели
Является ли обсидиан кристаллом?
Нет. Обсидиан — это натуральное вулканическое стекло. Обычно его называют минералоидом, потому что он не имеет дальнего порядка кристаллической структуры, которая определяет минералы, такие как кварц или полевой шпат.
Почему обсидиан чаще образуется из риолитовой лавы, чем из базальтовой?
Риолитовые и другие фельзитовые лавы богаты кремнезёмом и очень вязкие. Их атомы движутся медленно, поэтому быстрое охлаждение может заморозить расплав в стекло. Базальтовая лава более текучая и обычно кристаллизуется легче, хотя базальтовое стекло может образовываться в особых условиях закалки.
Почему обсидиан чёрный?
Тёмный цвет обусловлен химическим составом, микроскопическими включениями, содержащими железо компонентами и тем, как плотное стекло поглощает свет. Тонкие края всё ещё могут пропускать дымчато-коричневый, серый или зеленоватый свет.
Являются ли радужный и перламутровый обсидиан натуральными?
Они могут быть естественными. В подлинном материале эффекты возникают из внутренних структур, таких как выровненные пузырьки, тонкие плёнки или слои, богатые оксидами. Эффект должен меняться с углом, а не выглядеть как поверхностная краска.
Стабильны ли снежинки в снежном обсидиане?
Да. Светлые отметины — это внутренние микрокристаллические сферулиты, а не съёмный поверхностный узор. Однако неглубокие узоры можно уменьшить шлифовкой, и весь обсидиан следует защищать от сильного истирания.
Можно ли использовать обсидиан для повседневных украшений?
Его можно успешно использовать в подвесках, серьгах, бусинах и защищённых украшениях. Кольца и браслеты подвергаются большему воздействию и истиранию, поэтому их следует носить с осторожностью.
Как следует интерпретировать старый потёртый обсидиан?
Матовые или шероховатые поверхности могут свидетельствовать о гидратации, истирании, химии почвы или длительном воздействии. Потёртая внешняя поверхность не обязательно означает, что внутри отсутствует стеклянный блеск.
Вывод
Обсидиан — это геологический результат охлаждения вулканической расплавленной массы, богатой кремнезёмом, быстрее, чем она успевает кристаллизоваться. Его разновидности — это не случайные цвета, добавленные к чёрному камню; они отражают вязкость, закалку, течение, захваченный газ, оксиды железа, ультратонкие плёнки, гидратацию и девитрификацию. Рассматривая его под таким углом, отполированный кусок обсидиана становится компактной вулканической историей: стекло, рожденное быстро, узорчатое движением и медленно преобразующееся со временем.