Обсидиан ( / ə b ˈ s ɪ d i . ən , ɒ b -/ ) [5] — встречающееся в природе вулканическое стекло , образующееся при быстром охлаждении лавы , выдавленной из вулкана , с минимальным ростом кристаллов . Это магматическая скала . [6]
Обсидиан производится из кислой лавы, богатой более легкими элементами, такими как кремний , кислород , алюминий , натрий и калий . Обычно он встречается на окраинах риолитовых потоков лавы, известных как потоки обсидиана. Эти потоки имеют высокое содержание кремнезема , что придает им высокую вязкость . Высокая вязкость препятствует диффузии атомов через лаву, что препятствует первому этапу ( зародышеобразованию ) образования минеральных кристаллов . Вместе с быстрым охлаждением это приводит к образованию натурального стекла из лавы. [7]
Обсидиан тверд, хрупок и аморфен ; поэтому он ломается с острыми краями. В прошлом его использовали для изготовления режущих и колющих инструментов, а также экспериментально использовали в качестве лезвий хирургических скальпелей . [8]
В « Естественной истории» римского писателя Плиния Старшего есть несколько предложений о вулканическом стекле под названием обсидиан ( lapis obsidianus ), обнаруженном в Эфиопии Обсидием, римским исследователем. [9] [10] [11] [12]
Обсидиан образуется из быстро остывающей лавы , которая является исходным материалом . [13] [14] [15] Экструзионное образование обсидиана может произойти, когда кислая лава быстро остывает на краях кислого лавового потока или вулканического купола, или когда лава остывает во время внезапного контакта с водой или воздухом. Интрузивное образование обсидиана может произойти, когда кислая лава остывает по краям дайки . [16] [17]
Когда-то многие считали, что тектиты — это обсидиан, образовавшийся в результате извержений лунных вулканов, [18] , хотя сейчас мало кто из учёных придерживается этой гипотезы . [19]
Обсидиан подобен минералу , но не является настоящим минералом, поскольку, как стекло, он не кристаллический ; кроме того, его состав слишком изменчив, чтобы его можно было отнести к минералам. Иногда его классифицируют как минералоид . [20] Хотя обсидиан обычно темного цвета, похож на основные породы, такие как базальт , состав обсидиана чрезвычайно кислый. Обсидиан состоит в основном из SiO 2 ( диоксида кремния ), обычно 70% по массе и более. К кристаллическим породам аналогичного состава относятся гранит и риолит . Поскольку обсидиан метастабилен на поверхности Земли (со временем стекло расстекловывается , превращаясь в мелкозернистые минеральные кристаллы), обсидиан старше миоцена по возрасту встречается редко. Исключительно старые обсидианы включают меловой сварной туф и частично расстеклованный ордовикский перлит . [21] Эта трансформация обсидиана ускоряется в присутствии воды. Хотя новообразованный обсидиан имеет низкое содержание воды, обычно менее 1% воды по весу, [22] он постепенно гидратируется под воздействием грунтовых вод , образуя перлит .
Чистый обсидиан обычно имеет темный цвет, хотя цвет варьируется в зависимости от присутствующих примесей. Железо и другие переходные элементы могут придать обсидиану цвет от темно-коричневого до черного. Большинство черных обсидианов содержат нановключения магнетита , оксида железа . [23] Очень немногие образцы обсидиана практически бесцветны. В некоторых камнях включения маленьких белых, радиально сгруппированных кристаллов ( сферолитов ) минерала кристобалита в черном стекле создают пятнистый или снежный узор ( снежный обсидиан ). Обсидиан может содержать узоры из пузырьков газа, оставшихся от потока лавы, выровненных вдоль слоев, образовавшихся в процессе течения расплавленной породы перед охлаждением. Эти пузырьки могут создавать интересные эффекты, такие как золотой блеск ( блеск обсидиана ). Радужный , похожий на радугу блеск ( огненный обсидиан ) вызван включениями наночастиц магнетита , создающими тонкопленочную интерференцию . [24] Цветной полосатый обсидиан ( радужный обсидиан ) из Мексики содержит ориентированные наностержни геденбергита , которые вызывают эффекты радужных полос за счет интерференции тонких пленок . [23]
Обсидиан встречается вблизи вулканов в местах, подвергшихся риолитовым извержениям. Его можно найти в Аргентине, Армении , Азербайджане , Австралии, [25] Канаде, Чили , Грузии , Эквадоре , Сальвадоре , Греции, Гватемале , Венгрии , Исландии, Индонезии, Италии , Японии, Кении, Мексике , Новой Зеландии, Папуа-Новой. Гвинея , Перу, Россия , Шотландия, Канарские острова , Турция и США. Потоки обсидиана, по которым можно пройти пешком [ необходимы разъяснения ] , находятся в кальдерах вулканов Ньюберри 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 гейзеров Норриса , а месторождения можно найти во многих других западных штатах США, включая Аризону , Колорадо , Нью-Мексико , Техас , Юту и Вашингтон , [26] Орегон [ 26]. 27] и Айдахо .
В центральном Средиземноморье имеется всего четыре крупных месторождения: Липари , Пантеллерия , Пальмарола и Монте-Арчи ( Сардиния ). [28]
Древними источниками в Эгейском море были Милос и Гьяли . [29]
Город Аджигёль и вулкан Гёллю Даг были наиболее важными источниками в центральной Анатолии , одной из наиболее важных областей источников на доисторическом Ближнем Востоке . [30] [31] [32]
Первые известные археологические свидетельства использования были в Кариандуси (Кения) и других памятниках ашельского возраста (начиная с 1,5 миллионов лет назад), датированных 700 000 г. до н. э., хотя на этих стоянках было найдено лишь очень мало объектов, относящихся к неолиту. [33] [34] [35] [36] [37] Производство обсидиановых лезвий в Липари достигло высокого уровня сложности к позднему неолиту и продавалось до Сицилии, южной долины реки По и Хорватии. [38] Обсидиановые пластинки использовались при ритуальном обрезании и перерезании пуповины новорожденных. [39] Известно, что анатолийские источники обсидиана использовались в Леванте и современном Иракском Курдистане примерно с 12 500 г. до н.э. [40] Обсидиановые артефакты распространены в Телль-Браке , одном из первых городских центров Месопотамии, датируемом концом пятого тысячелетия до нашей эры. [41] Обсидиан ценился в культурах каменного века , потому что, как и кремень , его можно было расколоть для получения острых лезвий или наконечников стрел в процессе, называемом раскалыванием . Как и все стекло и некоторые другие природные породы, обсидиан разбивается с характерным раковистым изломом . Его также полировали для создания ранних зеркал . Современные археологи разработали систему относительного датирования — датирование гидратации обсидиана — для расчета возраста обсидиановых артефактов .
Обсидиановые артефакты впервые появились на европейском континенте в Центральной Европе в среднем палеолите и стали обычным явлением к верхнему палеолиту , хотя из этого есть исключения. Обсидиан играл важную роль в передаче неолитических знаний и опыта . Этот материал в основном использовался для изготовления сколотых инструментов, которые по своей природе были очень острыми. Артефакты из обсидиана можно найти во многих неолитических культурах Европы. Источником обсидиана для культур, населявших территорию и окрестности Греции, был остров Милос ; Культура Старчево-Кёрёш-Криш получила обсидиан из источников в Венгрии и Словакии, а культурный комплекс Кардиум-Импрессо получил обсидиан из островных обнажений центрального Средиземноморья . Благодаря торговле эти артефакты оказались в землях за тысячи километров от первоисточника; это указывает на то, что они были очень ценным товаром. [42] 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. [43]
В Убайде в V тысячелетии до нашей эры клинки изготавливались из обсидиана, добытого из обнажений, расположенных на территории современной Турции . [44] Древние египтяне использовали обсидиан, импортированный из восточного Средиземноморья и южного региона Красного моря . В восточном Средиземноморье этот материал использовался для изготовления инструментов, зеркал и декоративных предметов. [45]
Использование обсидиановых орудий наблюдалось в Японии вблизи районов вулканической активности. [46] [47] Обсидиан добывался в период Дзёмон .
Обсидиан также был найден в Гилате , местечке в западном Негеве в Израиле . Восемь обсидиановых артефактов, датируемых эпохой энеолита , найденных на этом месте, были обнаружены в источниках обсидиана в Анатолии . Нейтронно-активационный анализ (NAA) обсидиана, найденного на этом месте, помог выявить ранее неизвестные торговые пути и сети обмена. [48]
Литический анализ помогает понять доиспанские группы в Мезоамерике . Тщательный анализ обсидиана в культуре или месте может оказаться весьма полезным для реконструкции торговли, производства и распределения и, таким образом, для понимания экономических, социальных и политических аспектов цивилизации. Так обстоит дело в Яшчилане , городе майя, где изучались даже последствия войны, связанные с использованием обсидиана и его обломков. [49] Другим примером являются археологические раскопки на прибрежных участках Чумаша в Калифорнии, что указывает на значительную торговлю с отдаленным участком горячих источников Каса-Диабло в Сьерра-Неваде . [50]
Использование обсидиана доколумбовыми мезоамериканцами было обширным и сложным; в том числе резной и обработанный обсидиан для инструментов и декоративных предметов. Мезоамериканцы также изготавливали меч с обсидиановыми лезвиями, установленными в деревянном корпусе. Названное макуауитлем , это оружие могло нанести ужасные раны, сочетая в себе острую режущую кромку обсидианового клинка с неровным порезом зазубренного оружия. Древковая версия этого оружия называлась тепозтопилли .
Обсидиановые зеркала использовались некоторыми ацтекскими жрецами для создания видений и пророчеств. Они были связаны с Тескатлипокой , богом обсидиана и колдовства, чье имя можно перевести с языка науатль как «Дымящееся зеркало». [43]
Коренные жители торговали обсидианом по всей Америке. Каждый вулкан , а в некоторых случаях и каждое извержение вулкана, производит различимый тип обсидиана, что позволяет археологам использовать такие методы, как неразрушающая энергодисперсионная рентгеновская флуоресценция, для выбора состава второстепенных элементов как из артефакта, так и из геологического образца, чтобы проследить происхождение конкретного артефакт. [51] Подобные методы отслеживания также позволили идентифицировать обсидиан в Греции как происходящий с Милоса , Нисироса или Гьяли , островов в Эгейском море . Обсидиановые ядра и клинки продавались на большие расстояния вглубь страны от побережья. [52]
В Чили обсидиановые орудия из вулкана Чайтен были найдены даже в Чан-Чане, в 400 км (250 миль) к северу от вулкана, а также в местах в 400 км к югу от него. [53] [54]
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 технологии изготовления этих инструментов и тщательность их хранения могут свидетельствовать о том, что помимо практического использования они были связаны с престижем или высоким статусом. [55]
Обсидиан также использовался на Рапа-Нуи (остров Пасхи) для изготовления режущих инструментов, таких как Матайя , и зрачков глаз их Моаи (статуй), которые были окружены кольцами из птичьих костей. [56] Обсидиан использовался для написания глифов Ронгоронго .
Из обсидиана можно делать чрезвычайно острые ножи, а лезвия из обсидиана — это разновидность стеклянных ножей , изготовленных из природного обсидиана вместо искусственного стекла. Некоторые хирурги используют обсидиан для изготовления лезвий скальпелей , хотя Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) не одобрило его для использования на людях. [57] Хорошо изготовленные обсидиановые лезвия, как и любой стеклянный нож, могут иметь режущую кромку во много раз острее, чем хирургические скальпели из высококачественной стали: толщина режущей кромки лезвия составляет всего около трех нанометров. [58] Все металлические ножи имеют зазубренное лезвие неправильной формы, если смотреть под достаточно сильным микроскопом ; однако лезвия из обсидиана по-прежнему остаются гладкими, даже если рассматривать их под электронным микроскопом . [59] Одно исследование показало, что обсидиановые разрезы производят меньше воспалительных клеток и меньше грануляционной ткани в группе крыс через семь дней, но различия исчезли через двадцать один день. [60] Дон Крэбтри изготовил лезвия из хирургического обсидиана и написал статьи на эту тему. [58] Обсидиановые скальпели можно приобрести для хирургического использования на экспериментальных животных . [61]
Основным недостатком обсидиановых лезвий является их хрупкость по сравнению с металлическими, [62] что ограничивает хирургическое применение обсидиановых лезвий множеством специализированных применений, где это не является проблемой. [58]
Обсидиан также используется в декоративных целях и как драгоценный камень . [63] В зависимости от способа огранки он имеет разный внешний вид: в одном направлении он угольно-черный, а в другом — блестяще-серый. « Слезы апачей » представляют собой небольшие округлые самородки обсидиана, часто заключенные в серовато-белую матрицу перлита .
Плинтусы для аудиовертушек изготавливаются из обсидиана с 1970-х годов, например, серовато-черный плинтус SH-10B3 от Technics .
{{cite journal}}
: CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на январь 2024 г. ( ссылка )