Обсидианът - естественото черно стъкло

Това е една от най-интересните видове скали в геологията

Ваня Милева Последна промяна на 19 януари 2024 в 00:00 5663 0

Обсидианов камък

Кредит Wikimedia Commons

Обсидианов камък

Обсидианът е естествено срещащо се вулканично стъкло и една от най-впечатляващите видове магмени скали. Тази статия разглежда какво представлява обсидианът, неговото образуване и състав, различните видове и неговите отличителни характеристики. Ще покажем също как да идентифицираме обсидиана, различните му приложения и някои интересни факти за тази скала.

Какво е обсидиан?

Обсидианът е магмена скала, образувана от бързо охладена лава. За разлика от повечето скали, той няма кристална структура, което му придава вид на стъкло. Това е така, защото се охлажда твърде бързо и няма достатъчно време за образуване на кристали. Това прави обсидиана аморфна скала, за разлика от кристализираните скали.

Това вулканично стъкло се среща предимно в райони с вулканична активност и е било използвано през цялата история за различни инструменти и декоративни предмети.

Образуване и състав на обсидиан


Образуване на обсидиан от подземна до повърхностна лава и до стъклена скала. Кредит: Todd Kristensen.

Обсидианът се образува, когато се охлажда бързо кисела (жилава) лава, богата на силиций, кислород, алуминий, натрий и калий. Този тип лава е известен с високия си вискозитет, свойство, което играе решаваща роля при създаването на обсидиан.

Когато тази вискозна лава си проправи път към повърхността на Земята и се излага на значително по-ниските температури на околната среда, тя претърпява бърз процес на охлаждане. Този бърз преход от изключително горещо към хладно пречи на атомите в лавата да се организират в структурирана, кристална формация, което е типично за по-бавно охлаждащите се скали. Вместо това атомите застиват" на място, образувайки подобна на стъкло структура. Това бързо охлаждане обикновено се случва в границите на потоците от риолитна лава, известни като обсидианови потоци, или когато лавата внезапно взаимодейства с вода или въздух.

Високият вискозитет на лавата, която образува обсидиан, е ключов фактор за неговата уникална стъклоподобна природа. В този контекст вискозитетът означава съпротивлението на лавата да тече. Колкото по-високо е съдържанието на силициев диоксид, толкова по-висок е вискозитетът и следователно по-бавно тече лавата. Този висок вискозитет пречи на дифузията на атомите в лавата, възпрепятствайки процеса на нуклеация, който е началната стъпка в образуването на минерални кристали. Когато се комбинират с бързо охлаждане, тези условия са идеални за създаване на естествено стъкло вместо кристална скала.

Обсидианът се състои предимно от силициев диоксид (SiO2), който често съставлява 70% или повече от неговия състав. Това високо съдържание на силициев диоксид е определяща характеристика на киселите лави. Останалият състав на обсидиан включва смесица от различни други елементи, но в много по-малки количества. Специфичният състав може да варира в зависимост от конкретната комбинация от елементи в лавата, от която се образува обсидианът, което води до различни видове и цветове обсидиан. Например наличието на желязо и магнезий обикновено придава на обсидиана по-тъмен нюанс.

За разлика от изкуствените стъкла, които често имат еднаква вътрешна структура, обсидианът може да съдържа фини слоеве и вариации, причинени от непредсказуемия поток на лавата, докато се охлажда. Тези вариации понякога могат да се наблюдават под формата на ленти или вълни в стъклото.

Черен обсидиан Кредит: Glasshouse Salon.

Характеристики на обсидиан

Физически свойства

Стъклена текстура: Една от най-впечатляващите характеристики на обсидиана е неговата гладка, стъклена текстура, която му придава отразяващ и лъскав вид. Тази текстура е резултат от бързото охлаждане на лавата, което предотвратява образуването на кристали.
Остри ръбове: Обсидианът е склонен да се счупва с много остри ръбове, свойство, известно като конхоидална фрактура. Тази характеристика, при която скалата се счупва по извити повърхности, е типична за стъклото и някои други видове скали. Ръбовете могат да бъдат толкова остри, че в миналото са били използвани за режещи и пробиващи инструменти и все още се използват в някои видове хирургически скалпели.
Твърдост: По 10-степенната скала на Моос за минерална твърдост обсидианът обикновено пада между 5 и 6, което го прави сравнително твърд, но и чуплив. Тази твърдост му позволява да бъде оформен и полиран за различни декоративни цели.

Химични свойства

Съдържание на силициев диоксид: Обсидианът има високо съдържание на силициев диоксид, обикновено около 70-75%. Този висок процент на силициев диоксид е това, което придава на скалата стъклената й природа.
Химичен състав: Химическият състав на обсидиана може да варира, но той се състои основно от SiO2 (силициев диоксид), заедно със следи от други оксиди като Al2O3 (алуминиев оксид) и Fe3O4 (железен оксид).

Цветови вариации

Цветова гама: Въпреки че обикновено е тъмен на цвят, често черен или много тъмнокафяв, обсидианът може да е в различни цветове, включително зелен, кафяв, червен и дори полупрозрачен. Тези цветове се определят от наличието на примеси или включвания в стъклото. Например желязото и магнезият обикновено придават на обсидиана по-тъмен цвят.
Уникални цветови шарки: Някои видове обсидиан показват уникални цветови модели и ефекти, като блясъка на дъгата в дъговия обсидиан или подобните на снежинки включвания в снежинковия обсидиан. Тези модели са резултат от микроскопични включвания на минерали или газови мехурчета.

Структурни характеристики

Аморфна структура: За разлика от кристалните скали, обсидианът има аморфна структура, което означава, че атомите му не са подредени в правилна решетка. Тази липса на кристалност е това, което го квалифицира като минералоид, а не като истински минерал.
Наслояване и ивици: В някои случаи обсидианът може да показва наслояване или ивици, което отразява течението и историята на охлаждане на лавата, от която се е образувал. Тези ленти понякога могат да се наблюдават като фини вълни или линии в камъка.

Стабилност и атмосферни влияния

Девитрификация: С течение на времето обсидианът може да претърпи процес, известен като девитрификация, при който бавно кристализира, особено когато е изложен на вода. Този процес може да промени неговия външен вид и свойства.
Хидратация и образуване на перлит: Обсидианът абсорбира вода с течение на времето, процес, който може да доведе до образуването на перлит, вид вулканично стъкло с високо съдържание на вода. Тази промяна често се използва при археологическо датиране чрез метод, наречен датиране чрез хидратиране на обсидиан.

Как да разпознаем обсидиан

За да идентифицирате обсидиан:

Стъпка 1: Наблюдавайте текстурата

Търсете стъклена повърхност: Една от най-отличителните характеристики на обсидиана е неговата гладка, подобна на стъкло текстура. Трябва да е лъскаво и отразяващо, подобно на парче изкуствено стъкло.
Почувствайте повърхността: Прокарването на пръстите ви върху обсидиана трябва да ви даде усещане за неговата гладкост, сравнимо с докосването на парче полирано стъкло.

Стъпка 2: Вижте цвета

Идентифицирайте цвета: Обсидианът се появява предимно в тъмни цветове, обикновено черен или тъмнокафяв. Въпреки това може да се намери и в други цветове като зелено, червено или дори полупрозрачни разновидности.
Търсете цветови вариации: Проверете за уникални цветови шарки или включвания, като шарките на снежинките в обсидиана снежинка или преливащия блясък в обсидиана дъга.

Стъпка 3: Проверете ръбовете

Търсете остри ръбове: Обсидианът се счупва с много остри, извити ръбове поради конхоидалния си модел на счупване. Бъдете внимателни, когато боравите, за да избегнете порязвания.
Разгледайте моделите на счупване: Ръбовете и повърхностите на счупване на обсидиана трябва да имат характерен гладък и извит вид, подобен на счупено стъкло.

Стъпка 4: Тествайте твърдостта

Използвайте скалата за твърдост на Моос: Обсидианът обикновено се класира между 5 и 6 по скалата на твърдост на Моос. Може да надраска материали като стъкло или пластмаса, но може да бъде надраскано от по-твърди материали като стомана.
Извършете тест за надраскване: Ако е възможно, опитайте внимателно да надраскате повърхността с познат материал със специфична твърдост, за да прецените къде пасва по скалата на Моос.

Стъпка 5: Определете за теглото и плътността

Почувствайте тежестта: Обсидианът е по-плътен от повечето видове стъкло, което му придава изненадващо тежко усещане за размера му.
Сравнете с камъни с подобен размер: Ако имате други камъни с подобен размер, сравнете теглата им. Обсидианът обикновено се чувства по-тежък от скали като пемза, която също е вулканичен продукт.

Използване на обсидиан


Обсидианов връх на копие. Кредит: National Parks Gallery.

Исторически погледнато, обсидианът е бил ценен заради способността си да се счупва на парчета с остри като бръснач ръбове, което го прави идеален за изработка на инструменти и оръжия като като върхове на стрели, върхове на копия, ножове и стъргала. Същото качество доведе до използването му в хирургически инструменти, където остриетата от обсидиан, по-фини от най-добрите стоманени скалпели, предлагат прецизно рязане с минимално увреждане на тъканите.

В сферата на изкуството и декорацията лъскавият външен вид на обсидиана винаги е бил привлекателен, което води до широкото му използване в бижута, декоративни елементи, малки статуи и фигурки. Археологически, обсидианът е важен за методите за датиране; датирането чрез хидратиране на обсидиан помага да се определи възрастта на артефактите.

В заключение, обсидианът се откроява като уникален и многостранен материал. Образуването му от вулканични процеси, разнообразни физични и химични свойства, историческо значение и разнообразни приложения, от древни инструменти до съвременни артистични и хирургически употреби, демонстрират значението му в различни области.

ИзточникObsidian geology: nature’s black glass, ZMEScience

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !