黑曜岩(酸性玻璃质火山岩)

黑曜岩是一种酸性 玻璃质火山岩,成分与花岗岩相当。除含少量斑晶、雏晶外,几乎全由玻璃质组成。黑色或黑褐色。致密块状,有时见石泡构造。玻璃光泽明显,具贝壳状断口。含水量较少(<2%),可与珍珠岩、松脂岩相区别。常见于酸性火山岩地区。与松脂岩、珍珠岩、浮岩一起统称酸性火山玻璃岩。黑曜岩可作装饰品和工艺品的原料。

黑曜岩(黑曜石)是一种致密块状或熔渣状的酸性玻璃质火山岩,和松脂岩、珍珠岩都统称为酸性火山玻璃岩。二氧化硅含量在70%左右,含水量一般小于2%。具深褐色、黑、红等颜色,成分与花岗岩相当。常具斑点状和条带状构造。内中充满磁铁矿、辉石成分的微晶和雏晶。致密块状,有时见石泡构造。玻璃光泽,具贝壳状断口。球粒较常见,有时很多,并排列成层。含水量较少(<2%),可与珍珠岩、松脂岩相区别。具明显的玻璃光泽。容重小,膨胀性好,耐火度高,化学稳定性强,导热系数低,吸音性,吸湿性小,抗冻、耐酸、绝缘。主要产于第三纪以后较新的火山岩中,常与珍珠岩、松脂岩共生。广泛用于化工、建筑、冶金、石油、电力、铸造、制药等部门,用作保温、隔音材料及农田改良剂等。还可供制作工艺品、装饰品的原料。

起源于火山的天然玻璃,它由黏滞熔岩的快速冷凝而形成,因此难以结晶化。非晶质的,没有解理,断口呈贝壳状。黑曜岩极富含二氧化硅(大约为35~80%),含水分很少,具有相似一流纹岩的化学成分,具有玻璃光泽,比窗玻璃稍硬。

通常呈黑色,但也可见棕色、灰色和少量的红色、蓝色和绿色材料。颜色可能是单色的、或带条纹、或有斑点。但赤铁矿(氧化铁)的存在产生红色及褐色变种(称为桃红黑曜岩),微小气泡包裹体可以造成黄金光泽。有些内含物令黑曜岩具备金属光泽,而内部的气泡或结晶产生一种「雪花」效果(即雪花黑曜岩),具有暗色条带或灰、绿、黄于色斑块的其他类型(称为彩虹黑曜岩)也被人们认识到了。

黑曜岩所含水分按重量一般不多于1%。在地下深处的高压之下,流纹岩质熔岩可以含有高达10%的水分,这帮助它甚至在低温下也保持液体状态。喷发到地表时,因地表压力低,挥发性的水分得以迅速逸散,从而增加了熔浆的黏度。熔浆黏度增加却妨碍了结晶作用,于是熔岩凝固成为玻璃。

不同的黑曜岩由不同的结晶物质组成。它们密集的、丰富的雏晶(显微状胚胎形晶体生长物)是那样多,以至于这种玻璃除薄的边缘外都不透明了。很多黑曜岩标本含有称为团簇粒的,放射状排列的针状晶体组成的球形团块。长石的微晶(微小的偏光晶体)和石英的显晶(大的、形状很好的晶体)也可能存在。

大多数黑曜岩与火山岩共生,并形成流纹岩质熔岩流的上部;其次它是作为岩墙和岩床的薄边缘出现。著名的黑曜岩产地有冰岛的海克拉火山,意大利海岸外的埃奥利群岛(EolieIslands),以及美国怀俄明州黄石国家公园的黑曜岩峭壁。

黑曜岩的分布大多是曾有火山活动的地区,如美国的夏威夷、日本、印尼的爪哇岛,其它在冰岛、匈牙利、意大利的利帕里群岛、前苏联、墨西哥、厄瓜多和瓜地马拉等地也有出产。深黑色单眼的黑曜岩则分布于美国的亚利桑那和新墨西哥州。

黑曜岩被美洲印第安人及很多其他原始人用作武器、家具、工具和装饰品;被古代的阿兹特克人和希腊人用作镜子。因为它具贝壳状断口(光滑的、弯曲的断面和尖锐的棱),所以最锋利的石器都是用黑曜岩精工制作的。这些石器(大多数是箭头)中的有一些,可以用水化层测年法来测定年代,这些水化层是长时间中在它们暴露的表面上形成的。具有吸引人的斑驳颜色的黑曜岩有时可以用作半贵重的宝石。

古代的人们利用黑曜岩当镜子,由于黑曜岩的断口常呈贝壳状且尖锐锋利,它也是古代人使用的石器。远古石器时代曾被用作刀,箭头等切削用具,现代人利用黑曜岩来制作外科手术用解剖刀的刀片。另外将黑曜岩以1000℃以上温度加热后,由于内部所含水分,烧却后会变成白色颗粒状,质地疏松多孔,可用作土壤改良剂。

主要成分:二氧化硅

硬度:5

比重:2.339-2.527

折射率:1.48-1.51

含水率:1-2%

黑曜岩通常呈黑色,但是也可见棕色、灰色和少量的红色、蓝色甚至绿色。也有可能是全部单色、或有条纹、或有斑点。最有名的是有彩虹闪光的彩虹黑曜岩RainbowObsidian,并且有些条文呈椭圆形状,就形成俗称的单眼黑曜或者是双眼黑曜岩了。

黑曜岩Obsidian有很多种,不只有常见到的彩虹黑曜岩(Rainbow Obsidian),黑色的黑曜岩,黑曜岩还有很多种颜色样貌。像是银沙黑曜岩、金沙黑曜岩、不常见到的桃红黑曜岩(Red Mahogany Obsidian),不过他颜色是红褐色。

分类:

(1)雪花黑曜岩(Snowflake Obsidian):是黑底白斑者,强烈的对比使其相当抢眼。

(2)桃红黑曜岩(Mahogany Obsidian):这一种比较少见,一般是红色、黑色相杂的样子。极少有通体红色的,称之为麦加红;有红、黑、透明三色相间的,因与锦鲤的花纹相似,也称作冰种锦鲤黑曜石。

(3)彩虹黑曜岩(Rainbow Obsidian):彩虹黑曜岩的彩虹眼通常会随着观视角度变化而若隐若现,有多种颜色,所以称做彩虹。彩虹黑曜岩中,以蓝色最为少见。

(4)银沙黑曜岩(Silver Sheen Obsidian):黑曜岩内,杂了金属状的内含物,使其呈现或金黄或银白色的光泽。也有银曜岩的叫法。

(5)金沙黑曜岩(Golden Sheen Obsidian):黑曜岩内,杂了金属状的内含物,使其呈现或金黄或银白色的光泽。也有金曜岩的叫法。

这些不同的颜色都是黑曜岩在形成时,不同成份元素渗杂其中一同生长的结果。

考古工作者在吉林延边和龙人沟的山地内发现了一处旧石器时代遗址,这处据今已有1万5000年历史的黑曜岩遗址是目前发现的面积最大的旧石器黑曜岩遗址。黑曜岩是火山喷出后形成的一种岩,这块重达30多公斤黑曜岩是当地老乡刨地时发现的,它的发现引起了考古工作者的关注。

为此,吉林大学边疆考古研究中心和吉林省文物考古研究所联合在吉林沿边和龙沟附近展开了近两年的考古调查,发现了1200多件旧石器时代的生产工具。 吉林大学边疆考古研究中心教授陈全家:这就是1万5000年前原始人生产工具用的原材料,原始工具是怎样生产出来的?做了大量实验发现,原始人是用鹿角或木棍等软锤敲击(黑曜岩)边缘,剥下来的锋利石片就成为原始工具。

经勘测,考古工作估计,该遗址面积至少在3万平方米左右,这是该遗址发掘出土的原始生产工具——刮削器,此次出土的1291件原始工具有钻、琢背小刀、雕刻器等,类型十分丰富。除两件工具以外,其它工具的质地均为黑曜岩,考古工作者发现,其中的一些工具有明显的勒瓦娄澜加工工艺。为什么会有两件特殊的器具?该遗址出现的特殊的加工工艺说明了什么?等问题都还在进一步研究之中。

利用黑曜岩表面水合层的厚度来测定黑曜岩工具制作年代的技术。黑曜岩是一种火山玻璃,石器时代的人类常用它制作各种工具。黑曜岩对水有很强的亲和力,表面经常吸附一薄层水,水慢慢向内部扩散形成水合层。水在水合层中的重量大约占3%,是新鲜黑曜岩中含水量的10倍在光学显微镜下,水合层的边沿可以清楚地显出来。

黑曜岩工具在制作时,其表面水合层的厚度为零,由此开始水合作用,经历的时间愈长水合层愈厚,因此根据水合层的厚度可以定出黑曜岩工具的制作年代。从扩散定律可以计算出水合层的厚度D与年代t的关系是=Kt;K为扩散系数,与埋藏的温度和黑曜岩本身的化学成分有关而与湿度无关对于同一时代相同成分的黑曜岩,赤道地区的水合层厚度要比北极地区的大8倍。但由于埋藏环境的温度并非完全不变,往往难以确定。这种方法常限于在局部地区作相对断代,或经与碳-14年代(见放射性碳素断代)比较定出标准后,再用内插法或外推法定出绝对年代。

近年来通过高温诱发水合试验和确定有效水合温度的经验公式,已可以不依靠其他断代方法定出黑曜岩工具的制作年代。例如1983年J.W.米切尔等用肯尼亚普罗斯佩克特农场考古遗址的一系列层位中出土的黑曜岩制品,测出了从距今2500年到12万年的各层的绝对年代。在3万年内的年代数据,基本上与碳-14测定结果相一致。

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