什么是黑曜石?严格来说它根本不是矿物
黑曜石严格来说并不是矿物——它是火山玻璃,是熔岩冷却速度太快,原子根本来不及排列成矿物定义所要求的那种有序、重复的晶体结构而形成的。它是非晶质的,这跟普通窗玻璃是非晶质的原理本质上是一回事。
它是怎么形成的(以及为什么不总是形成)
黑曜石的形成特别需要酸性熔岩——也就是二氧化硅含量高的熔岩——在地表极速冷却,通常发生在熔岩流或熔岩穹丘边缘、接触空气或水导致快速淬冷的地方。二氧化硅含量较低的玄武质熔岩,即使快速冷却,一般也会结晶成细粒岩石而不是玻璃,这也是为什么黑曜石只在特定的火山环境下形成,而不是随便哪里的熔岩快速冷却就能形成。
品种
黑曜石的颜色和纹路取决于其中的微量矿物成分,以及玻璃冷却的方式:「雪花黑曜石」上那些白色斑块,来自方晶石(一种相关的二氧化硅矿物)的小簇晶体——这些晶体在周围玻璃质还没结晶的情况下,在局部小范围内确实有时间结晶。「桃花黑曜石」(mahogany obsidian)会因为氧化铁内含物而呈现红棕色条纹。「彩虹黑曜石」和「火焰黑曜石」则因为微观尺度的气泡层或矿物内含物反射光线而呈现出彩色光泽,原理上跟拉长石的层状效应有些类似,但背后的成因并不相同。
长期稳定性
黑曜石在地质学意义上是「亚稳态」的——经过极其漫长的时间(通常是数百万年),它会缓慢地「脱玻化」,也就是内部开始结晶,逐渐变得浑浊、发石质,而不再保持玻璃质地。这个过程发生得太慢,对人类时间尺度上的珠宝或摆件完全没有影响。
历史意义
因为断裂时会形成极其锋利、可预测的贝壳状断口,黑曜石是石器时代最重要的工具材料之一。它形成的刃口可以比外科手术钢刀更薄,如今在少数专门的外科手术刀具里,确实仍在被使用。
主要产地
哪里有酸性熔岩在地表快速冷却,哪里就会形成黑曜石,知名产地包括美国西部(俄勒冈州、加利福尼亚州)、墨西哥、冰岛和日本。
快速要点
严格来说不算矿物——属于非晶质火山玻璃——硬度:摩氏5-5.5级——只在酸性熔岩快速冷却时形成——历史上金属工具出现之前,曾是能获得的最锋利刃口材料。