Obsidián
Kategória: Vulkanické sklá
Typ: Vulkanická hornina s obsahom skla viac ako 80%.
Všeobecné: Obsidián je vulkanická hornina tvorená viac ako 80 % vulkanickým sklom. Obsah vody je < 1 %. Typický obsidián je tmavý čierny, sivočierny až sivý. Má sklený lesk a lastúrnatý lomom. Známe sú aj obsidiány červené, hnedozelené, zelené, žlté a dokonca ojedinele aj číre. Ich farba závisí od obsahu stopových prvkov a inklúzií. Bežná je kombinácia dvoch farieb na jednej vzorke. Najčastejšie je to čierna a hnedá – „mahagónový“ obsidián. Ak obsahuje aj biele radiálne lúčovité zhluky cristobalitu nazýva sa „vločkový“ obsidián, ktorý je produktom čiastočnej kryštalizácie nestabilného obsidiánu tvoreného len sklom. Ojedinele môže obsahovať aj väčšie množstvo inklúzií (drobné úlomky hornín, kryštálov, plynov a kvapalín), ktoré odrážajú svetlo a vytvárajú farebnú hru svetla. Tento obsidián sa označuje ako „dúhový“, „strieborný“ alebo „zlatý“ podľa farby lesku. Celkom raritný je „ohnivý“ obsidián, ktorý je relatívne číry a ohnivé farby na ňom vznikajú v dôsledku odrazu svetla od veľmi tenkých vrstiev vnútri obsidiánu. Obsidián vzniká najčastejšie rýchlym tuhnutím felzickej viskóznej lávy. Kyslé a felzické lávy sú veľmi viskózne s vysoko polymerizovanými tetraédrami SiO2, čo má za následok, že sú husté a difúzia v nich prebieha iba veľmi pomaly. To sťažuje vytváranie nových kryštálov a podporuje vznik sklovitej štruktúry. Obsidián je krehký, tvrdý a štiepe sa do veľmi ostrých hrán.
Pôvod názvu: Termín obsidián pochádza z dávnej minulosti a je prisudzovaný Theophrastusovi, ktorý ho použil v roku 320 p.n.l. Pôvod názvu nie je celkom objasnený. Objavuje sa tiež v práci Plínia staršieho „Natural history“ (77 – 79 n.l.), ktorý spomína vulkanické sklo „obsian“ , pomenované podľa podobného kameňa nájdeného pri lokalite Obsius v Etiópii.
Lokalita: Ostrov Lipari, Liparské ostrovy, Taliansko.
GPS: 38° 30' 36.34" N, 14° 57' 21.81" E
Hlavné minerály: Amorfné vulkanické sklo, ktoré vykazuje štruktúrne usporiadanie podobné kryštalickým látkam len na veľmi krátke vzdialenosti. Preto je niekedy obsidián považovaný za mineraloid.
Akcesorické minerály:
Klasifikácia: Vulkanické horniny obsahujúce viac ako 80 % skla nemajú svoju samostatnú klasifikáciu. Používa sa pre nich TAS diagram, kde sa dá určiť len charakter skla. Jednotlivé typy vulkanických skiel sa odlišujú aj stavbou a textúrou. Obsidián z ostrova Lipari má charakter ryolitového skla.
Farba: Čierna.
Textúra: Masívna.
Zrnitosť: Sklovitá, afanitická hornina.
Štruktúra: Sklovitá (vitritická, hyalínna).
Premeny: Sklo nie je premenené, devitrifikované.
Petrografická charakteristika: Nepremenený kompaktný obsidián čiernej farby s výrazným lastúrnatým lomom a ostrými lomovými hranami. Neobsahuje makroskopicky viditeľné uzavreniny plynov, kvapalín ani pevných látok (minerály, úlomky hornín). Obsidián má výrazný sklený lesk a nerýpe do skla (tvrdosť v Mohsovej škále 5 – 6). V tenkých štiepnych úlomkoch a na okrajoch je priesvitný.
Využitie: V dávnej minulosti bol pravekými ľuďmi využívaný na výrobu nástrojov dennej potreby. Najstaršie dochované nálezy obsidiánu používaného ako pracovný nástroj pochádzajú z mladšej doby kamennej. Vyrábali sa z neho hroty šípov a kópií, harpúny, čepele nožov, škrabky a podobne. Obsidián ľudia využívali v každej historickej dobe. Ostrosť jeho hrán slúži aj dnes v modernej chirurgii, kde sa ultratenké rezy obsidiánu používajú ako skalpel. V minulosti aj v súčasnosti je považovaný za šperkový kameň.
Literatúra: Ammerman, A. J. & Polglase, Ch., 1998: Obsidian at Neolithic sites in Northern Italy. Preistoria Alpina, Museo Tridentino di Scienze Naturali, 34, 291 – 296. Ma, Ch., Rossman, G. R. & Miller, J. A., 2007: The origin of color in „fire“ obsidian. The Canadian Mineralogist, 45, 551-557.
Mikrofotografie
Vulkanické sklo nie je devitrifikované (premenené) a neobsahuje žiadne drobné zárodky kremeňa a živca, ktoré môžu ojedinele vznikať pri chladnutí skla. V skrížených nikoloch je obsidán izotrópny. Šírka mikrofotografií je 2.2 mm.
Normatívne zloženie
Obsidián je magmatická hornina presýtená kremeňom. Má nižší obsah normatívneho anortitu – an v porovnaní s ryolitom a granitom. Neobsahuje v norme hyperstén – hy a korund - c ako ho obsahuje ryolit a granit. Wollastonit - wo v normatívnom zložení obsidiánu vznikol preto, lebo obsidián má veľmi nízky obsah MgO a po vytvorení normatívneho diopsidu – di zostal prebytok vápnika. Všetko Fe3+ sa umiestnilo v normatívnom hematite – hm.
Normatívne minerály
SiO2
TiO2
ZrO2
Al2O3
Fe2O3
FeO
MnO
MgO
CaO
Na2O
K2O
P2O5
F
S
CO2
Suma
Molárna proporcia normatívneho minerálu
Molekulová hmotnosť normatívneho minerálu
Hmot. % normatívnych minerálov
Oxid
(hmot. %)
74.51
0.08
12.75
1.63
0.00
0.05
0.03
0.72
4.03
5.13
0.06
98.99
Molekulová
hmotnosť
60.08
79.88
101.96
159.69
71.85
70.94
40.31
56.08
61.98
94.20
141.95
Molárna
proporcia
1.2402
0.0010
0.1250
0.0102
0.0007
0.0007
0.0007
0.0128
0.0650
0.0545
0.0004
ap
0.0014
0.0004
0.0004
328.68
0.14
il
0.0007
0.0007
0.0007
151.75
0.11
tn
0.0003
0.0003
0.0003
0.0003
196.07
0.06
or
0.3268
0.0545
0.0545
0.0545
556.67
30.32
ab
0.3901
0.0650
0.0650
0.0650
524.46
34.10
an
0.0111
0.0056
0.0056
0.0056
278.21
1.55
hm
0.0102
0.0102
159.69
1.63
zvyšky
0.0000
0.0007
0.0056
di
0.0015
0.0000
0.0007
0.0007
0.0007
216.56
0.16
wo
0.0048
0.0048
0.0048
116.17
0.56
q
0.5056
0.5056
60.08
30.37
D: -0.5056
Mg/(Mg+Fe2+): 1.000
Suma hmot. % normatívnych: 98.99
Poznámka: Všetko železo je v analýze udávané ako Fe3+. Malý obsah molárnej proporcie Fe2+ vznikol po pripočítaní molárnej proporcie Mn k molárnej proporcii Fe2+. Obsah normatívneho ilmenitu – il bol preto vytvorený na základe obsahu Fe2+ a nie na základe obsahu Ti, ako je bežné. Zvyšok Ti bol potom umiestnený do titanitu – tn a všetko Fe3+ sa umiestnilo do hematitu – hm. Titanit je však možné vytvoriť len vtedy ak zostane Ca po vytvorení anortitu - an. Diopsid – di bol vytvorený z malého obsahu Mg. Zvyšok Ca po vytvorení apatitu – ap, titanitu – tn a anortitu – an sa dostal do wollastonitu – wo.
Chemické zloženie
Obsidián má chemické zloženie blízke ryolitu alebo granitu. Prevláda v ňom SiO2. Najčastejšou prímesou je MgO a Fe2O3, ktoré spôsobujú aj jeho farbu. Na rozdiel od bežného granitu a ryolitu má nižší obsah Al2O3. Granit a ryolit je spravidla peraluminózny, obsahuje normatívny korund a obsidián z ostrova Lipari je metaluminózny, korund v norme neobsahuje. Niektoré obsidiány však môžu byť aj slabo peraluminózne (obsidián z lokality Glass Buttes, USA). Pre potreby výpočtu horčíkového čísla Mg/(Mg+Fe2+) v obdisiáne z ostrova Lipari bol obsah Fe2O3 (hmot. %) prepočítaný na FeO (hmot. %). V atmosférických podmienkach je nestabilný a časom v ňom dochádza ku veľmi jemnozrnnej kryštalizácii. Zvetrávanie sa tiež urýchľuje prítomnosťou vody. Obsidiány z rôznych svetových lokalít sa čiastočne líšia v obsahu niektorých stopových prvkov. Tento fakt sa dá využiť na určenie proveniencie artefaktov pochádzajúcich z dávnych čias. Napríklad obsidián z ostrova Lipari má obsah La 46,7-58,4 ppm, Sc 0,95-1,75 ppm a obsah Cs 15,1-16,4 ppm. Obsidián z ostrova Palmarola má vyšší obsah La (72,7-94,8 ppm) a Cs (47,1-51,0 ppm). Obsah Sc v obsidiáne z ostrova Palmarola (1,13-1,56 ppm) je porovnateľný s obsahmi v obsidiáne z ostrova Lipari.
Lipari, Taliansko. - priemerná analýza
SiO2
74.51TiO2
0.08Al2O3
12.75Fe2O3
1.63MnO
0.05MgO
0.03CaO
0.72Na2O
4.03K2O
5.13P2O5
0.06Suma
98.99Mg(Mg/Fe2+)
0.04A/CNK
0.95A/NK
1.05
Ammerman - Polglase, 1998.
Glass Buttes, Oregon. USA. - fire obsidian
SiO2
77.53TiO2
0.29Al2O3
12.39FeO
0.62MnO
0.02MgO
0.01CaO
0.72Na2O
3.31K2O
4.12Suma
99.01Mg(Mg/Fe2+)
0.03A/CNK
1.10A/NK
1.25
Ma et al., 2007.