Обсидиан ( / ə b ˈ s ɪ d i . ən , ɒ b - / əb- SID -ee-ən ob- ) [5] — это встречающееся в природе вулканическое стекло, образующееся при быстром охлаждении лавы , выброшенной из вулкана, с минимальным ростом кристаллов . Это магматическая порода . [6]
Обсидиан производится из фельзитовой лавы, богатой более легкими элементами, такими как кремний , кислород , алюминий, натрий и калий . Он обычно встречается в пределах риолитовых потоков лавы, известных как потоки обсидиана. Эти потоки имеют высокое содержание кремния , что придает им высокую вязкость . Высокая вязкость препятствует диффузии атомов через лаву, что препятствует первому этапу ( зарождению ) в образовании минеральных кристаллов . Вместе с быстрым охлаждением это приводит к образованию из лавы естественного стекла. [7]
Обсидиан твердый, хрупкий и аморфный ; поэтому он ломается с острыми краями. В прошлом его использовали для изготовления режущих и колющих инструментов, а также экспериментально использовали в качестве хирургических скальпелей . [8]
В « Естественной истории» римского писателя Плиния Старшего есть несколько предложений о вулканическом стекле, называемом обсидианом ( lapis obsidianus ), открытом в Эфиопии римским исследователем Обсидием. [9] [10] [11] [12]
Обсидиан образуется из быстро остывшей лавы , которая является исходным материалом . [13] [14] [15] Экструзивное образование обсидиана может происходить, когда фельзическая лава быстро охлаждается на краях фельзического лавового потока или вулканического купола, или когда лава охлаждается при внезапном контакте с водой или воздухом. Интрузивное образование обсидиана может происходить, когда фельзическая лава охлаждается вдоль краев дайки . [ 16] [17]
Когда-то многие считали, что тектиты – это обсидиан, образовавшийся в результате извержений лунных вулканов [18] , хотя сейчас мало кто из ученых придерживается этой гипотезы . [19]
Обсидиан подобен минералу, но не является настоящим минералом, потому что, как стекло, он не является кристаллическим ; кроме того, его состав слишком изменчив, чтобы его можно было классифицировать как минерал. Иногда его классифицируют как минералоид . [ 20] Хотя обсидиан обычно темного цвета, как и основные породы, такие как базальт , состав обсидиана чрезвычайно кислый. Обсидиан состоит в основном из SiO 2 ( диоксида кремния ), обычно 70% по весу или более; остальная часть состоит из переменного количества других оксидов, в основном оксидов алюминия, железа, калия, натрия и кальция. [21] [22] Кристаллические породы с похожим составом включают гранит и риолит . Поскольку обсидиан метастабилен на поверхности Земли (со временем стекло расстекловывается , превращаясь в мелкозернистые минеральные кристаллы), обсидиан старше миоцена встречается редко. Исключительно старые обсидианы включают в себя меловой спаянный туф и частично расстеклованный ордовикский перлит . [23] Это преобразование обсидиана ускоряется присутствием воды. Хотя новообразованный обсидиан имеет низкое содержание воды, как правило, менее 1% воды по весу, [24] он постепенно гидратируется при воздействии грунтовых вод , образуя перлит .
Чистый обсидиан обычно темного цвета, хотя цвет варьируется в зависимости от присутствующих примесей. Железо и другие переходные элементы могут придавать обсидиану цвет от темно-коричневого до черного. Большинство черных обсидианов содержат нановключения магнетита , оксида железа . [25] Очень немногие образцы обсидиана почти бесцветны. В некоторых камнях включение небольших белых радиально сгруппированных кристаллов ( сферолитов ) минерала кристобалита в черном стекле создает пятнистый или снежный рисунок ( снежный обсидиан ). Обсидиан может содержать узоры из пузырьков газа, оставшихся от потока лавы, выровненных вдоль слоев, созданных при течении расплавленной породы до охлаждения. Эти пузырьки могут создавать интересные эффекты, такие как золотистый блеск ( блеск обсидиана ). Радужный , радужный блеск ( огненный обсидиан ) вызван включениями наночастиц магнетита, создающих тонкопленочную интерференцию . [26] Цветной полосатый обсидиан ( радужный обсидиан ) из Мексики содержит ориентированные наностержни геденбергита , которые вызывают эффект радужных полос за счет интерференции тонких пленок . [25]
Обсидиан встречается вблизи вулканов в местах, где произошли риолитовые извержения. Его можно найти в Аргентине, Армении , Азербайджане , Австралии, [27] Канаде, Чили, Грузии , Эквадоре , Сальвадоре , Греции, Гватемале , Венгрии , Исландии, Индонезии , Италии, Японии, Кении , Мексике, Новой Зеландии, Папуа-Новой Гвинее , Перу, России , Шотландии, на Канарских островах , в Турции и Соединенных Штатах. Потоки обсидиана, которые настолько велики, что по ним можно ходить пешком , находятся в кальдерах вулкана Ньюберри (Большой поток обсидиана, [28] 700 акров) и вулкана Медисин-Лейк в Каскадном хребте на западе Северной Америки, а также в кратерах Иньо к востоку от Сьерра-Невады в Калифорнии. В Йеллоустонском национальном парке есть горный склон, содержащий обсидиан, расположенный между Мамонтовыми горячими источниками и бассейном гейзера Норрис , а месторождения можно найти во многих других западных штатах США, включая Аризону , Колорадо , Нью-Мексико , Техас , Юту и Вашингтон [29] , Орегон [30] и Айдахо .
В центральном Средиземноморье есть только четыре крупных месторождения: Липари , Пантеллерия , Пальмарола и Монте-Арчи ( Сардиния ). [31]
Древними источниками в Эгейском море были Милос и Гиали . [32]
Город Аджигёль и вулкан Гёллю-Даг были важнейшими источниками в центральной Анатолии , одной из важнейших областей источников на доисторическом Ближнем Востоке . [33] [34] [35]
Первые известные археологические свидетельства использования были обнаружены в Кариандуси (Кения) и других памятниках ашельского периода (начало 1,5 млн лет до н. э.), датируемых 700 000 г. до н. э., хотя на этих памятниках было найдено лишь очень мало предметов, относящихся к неолиту. [36] [37] [38] [39] [40] Изготовление обсидиановых пластинок в Липари достигло высокого уровня сложности к позднему неолиту и продавалось вплоть до Сицилии, южной долины реки По и Хорватии. [41] Обсидиановые пластинки использовались при ритуальных обрезаниях и перерезании пуповины у новорожденных. [42] Известно, что анатолийские источники обсидиана были материалом, используемым в Леванте и современном Иракском Курдистане с момента, начавшегося примерно с 12 500 г. до н. э. [43] Обсидиановые артефакты распространены в Телль-Браке , одном из самых ранних городских центров Месопотамии, датируемом концом пятого тысячелетия до нашей эры. [44] Обсидиан ценился в культурах каменного века , потому что, как и кремень , его можно было расколоть, чтобы получить острые лезвия или наконечники стрел в процессе, называемом скалыванием . Как и все стекло и некоторые другие природные породы, обсидиан ломается с характерным раковистым изломом . Его также полировали, чтобы создавать ранние зеркала . Современные археологи разработали относительную систему датирования , датирование гидратации обсидиана , чтобы вычислить возраст обсидиановых артефактов .
Обсидиановые артефакты впервые появились на европейском континенте в Центральной Европе в среднем палеолите и стали обычным явлением к верхнему палеолиту , хотя есть и исключения. Обсидиан сыграл важную роль в передаче неолитических знаний и опыта . Материал в основном использовался для производства сколотых инструментов, которые были очень острыми из-за своей природы. Артефакты из обсидиана можно найти во многих неолитических культурах по всей Европе. Источником обсидиана для культур, населявших территорию Греции и вокруг нее, был остров Милос ; культура Старчево-Кёрёш-Криш получала обсидиан из источников в Венгрии и Словакии, в то время как культурный комплекс Кардиум-Импрессо получал обсидиан из островных обнажений центрального Средиземноморья . Благодаря торговле эти артефакты оказались на землях, находящихся в тысячах километров от первоначального источника; это указывает на то, что они были высоко ценимым товаром. [45] У Джона Ди было зеркало, сделанное из обсидиана, которое было привезено из Мексики в Европу между 1527 и 1530 годами после завоевания региона Эрнандо Кортесом. [46]
В Убейде в 5-м тысячелетии до н. э . лезвия изготавливались из обсидиана, добытого из обнажений, расположенных на территории современной Турции . [47] Древние египтяне использовали обсидиан, импортируемый из восточного Средиземноморья и южного региона Красного моря . Обсидиановые скальпели, возраст которых превышает 2100 лет до н. э., были найдены в поселении бронзового века в Турции. [48] В районе восточного Средиземноморья этот материал использовался для изготовления инструментов, зеркал и декоративных предметов. [49]
Использование обсидиановых инструментов имело место в Японии вблизи районов вулканической активности. [50] [51] Обсидиан добывался в период Дзёмон .
Обсидиан также был найден в Гилате , месте на западе Негева в Израиле. Восемь обсидиановых артефактов, датируемых эпохой халколита , найденных на этом месте, были прослежены до обсидиановых источников в Анатолии . Нейтронно-активационный анализ (NAA) обсидиана, найденного на этом месте, помог выявить торговые пути и сети обмена, ранее неизвестные. [52]
Анализ литических останков помогает понять доиспанские группы в Мезоамерике . Тщательный анализ обсидиана в культуре или месте может быть весьма полезен для реконструкции торговли, производства и распределения, и, таким образом, понимания экономических, социальных и политических аспектов цивилизации. Так обстоит дело в Яшчилане , городе майя, где даже изучались последствия войны, связанные с использованием обсидиана и его обломками. [53] Другим примером является археологическое восстановление на прибрежных стоянках чумашей в Калифорнии, что указывает на значительную торговлю с отдаленным местом Каса Дьябло Хот Спрингс в Сьерра-Неваде . [54]
Использование обсидиана доколумбовыми месоамериканцами было обширным и сложным; включая резной и обработанный обсидиан для инструментов и декоративных предметов. Мезоамериканцы также делали тип меча с обсидиановыми лезвиями, вмонтированными в деревянный корпус. Называемое макуауитль , это оружие могло наносить ужасные ранения, сочетая острую режущую кромку обсидианового лезвия с рваным разрезом зазубренного оружия. Древковая версия этого оружия называлась тепоцтопилли .
Обсидиановые зеркала использовались некоторыми ацтекскими жрецами для вызова видений и пророчеств. Они были связаны с Тескатлипокой , богом обсидиана и колдовства, чье имя можно перевести с языка науатль как «Дымящееся зеркало». [46]
Коренные народы торговали обсидианом по всей Америке. Каждый вулкан , а в некоторых случаях и каждое вулканическое извержение, производит отличительный тип обсидиана, что позволяет археологам использовать такие методы, как неразрушающая энергодисперсионная рентгеновская флуоресценция, для выбора второстепенных составов элементов как из артефакта, так и из геологического образца, чтобы проследить происхождение конкретного артефакта. [55] Аналогичные методы отслеживания также позволили идентифицировать обсидиан в Греции как происходящий с островов Милос , Нисирос или Гиали в Эгейском море . Обсидиановые ядра и лезвия продавались на большие расстояния вглубь страны от побережья. [56]
В Чили обсидиановые орудия из вулкана Чайтен были найдены в Чан-Чане , в 400 км (250 миль) к северу от вулкана, а также в местах, расположенных в 400 км к югу от него. [57] [58]
Культура Лапита , действовавшая на большой территории Тихого океана около 1000 г. до н. э., широко использовала обсидиановые инструменты и занималась торговлей обсидианом на большие расстояния. Сложность техники производства этих инструментов и забота об их хранении могут указывать на то, что помимо их практического использования они были связаны с престижем или высоким статусом. [59]
Обсидиан также использовался на Рапа-Нуи (остров Пасхи) для изготовления острых инструментов, таких как Матайя , и зрачков глаз моаи ( статуй), которые были окружены кольцами из птичьей кости. [60] Обсидиан использовался для нанесения глифов Ронго-ронго .
Обсидиан можно использовать для изготовления чрезвычайно острых ножей, а обсидиановые лезвия — это тип стеклянных ножей, изготовленных с использованием природного обсидиана вместо искусственного стекла. Обсидиан используется некоторыми хирургами для лезвий скальпелей , хотя это не одобрено Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) для использования на людях. [61] Хорошо изготовленные обсидиановые лезвия, как и любой стеклянный нож, могут иметь режущую кромку во много раз острее, чем высококачественные стальные хирургические скальпели: режущая кромка лезвия составляет всего около трех нанометров в толщину. [62] Все металлические ножи имеют зазубренное, неровное лезвие при просмотре под достаточно сильным микроскопом ; однако обсидиановые лезвия остаются гладкими, даже при просмотре под электронным микроскопом . [63] Одно исследование показало, что надрезы обсидиана производили меньше воспалительных клеток и меньше грануляционной ткани в группе крыс через семь дней, но различия исчезли через двадцать один день. [64] Дон Крэбтри изготавливал хирургические обсидиановые лезвия и писал статьи на эту тему. [62] Обсидиановые скальпели можно приобрести для хирургического использования на подопытных животных . [65]
Основным недостатком обсидиановых лезвий является их хрупкость по сравнению с металлическими [66] , что ограничивает хирургическое применение обсидиановых лезвий различными специализированными задачами, где это не является проблемой. [62]
Обсидиан также используется в декоративных целях и как драгоценный камень . [67] Он имеет разный внешний вид в зависимости от того, как его ограняют: в одном направлении он угольно-черный, а в другом — блестящий серый. « Слезы апачей » — это небольшие округлые обсидиановые самородки, часто заключенные в серовато-белую перлитовую матрицу .
Основания для проигрывателей виниловых дисков изготавливаются из обсидиана с 1970-х годов, например, серо-черный цоколь SH-10B3 от Technics .
{{cite journal}}
: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на ноябрь 2024 г. ( ссылка )