黑曜石(英文名:Obsidian) 是一种致密块状或熔渣状的酸性玻璃质火山岩,二氧化硅含量在70%左右, 又称“龙晶”“十胜石”。 常见黑色,其他有褐色、红色等,含水量一般小于2%, 黑曜石的密度约2.3至2.5g/cm³, 莫氏硬度 在5-6之间 , 折射率 1.480-1.510 。
黑曜石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。 黑曜石分布于世界各地,较著名的产地有 墨西哥 、 新西兰 、 冰岛 、 匈牙利 、 希腊 、 日本 ,以及 美国 的夏威夷、 加利福尼亚州 、 怀俄明州 等地。中国产地主要有 张家口市 、 内蒙古自治区 、 黑龙江省 、 吉林省 、新疆、 海南省 及东南沿海等许多酸性喷出岩分布区。
黑曜石可加工成工艺品。在 旧石器时代 曾被用作加工精制工具, 被美洲 美洲原住民 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, 现代人利用黑曜石来制作外科解剖刀片。
矿石特征
化学组成
黑曜石成分较为复杂,与相应的岩石化学成分相似,以SiO 2 、A1 2 O 3 、FeO、Fe 3 O 4 、CaO、Na 2 O、K 2 O、H 2 O等化学成分为主。 其中 二氧化硅 含量在70%左右,含水量一般小于2%,这使得它与珍珠岩、松脂岩等酸性火山玻璃岩在化学成分上有所区别。较低的含水量使得黑曜石在加工和使用过程中更加稳定,同时其化学性质也较稳定,不易与酸、碱等化学物质发生反应,能够保持原有的性质与外观。
物理特征
【物理属性】一般情况下,黑曜石的 折射率 在N=1.480-1.510,黑曜石的密度和比重相对较高,密度和比重一般均约2.38g/cm³,这使得它在手感上较为沉重。 黑曜石的硬度相对较硬,其 莫氏硬度 通常在5至6.5之间(部分资料记载为5至6),根据2024年7月的资料显示,其莫氏硬度范围更精确为5.6-6.2。具有一定耐磨性,但质地较脆,易破裂。这主要是因为黑曜石在形成过程中未能充分结晶,导致其内部存在未释放的 应力 ,缺乏足够的韧性来抵抗外部冲击。
【物理形态】黑曜石形态不规则,呈非晶质态或微晶质态,常见贝壳状断口,有时呈珍珠状、气泡状等,有时具珍珠状裂纹,此时被称为珍珠构造,珍珠构造为黑曜石具有的特征构造,是指在熔浆固结成岩时急速冷凝收缩,黑曜石中常发育环形或弧形裂纹,有时为同心 环状排列 且沿着这些裂纹易发生脱玻化现象。
黑曜石是酸性火山玻璃的一种,通常呈黑色,也可根据杂质的存在而呈现灰色、褐色、绿色、深褐黄色等,少数还会呈现蓝紫色。有些黑曜石内含有白色径向聚集的球粒,呈斑点状或雪花图案,称作雪花黑曜石,由于其独特的纹理和色彩搭配,常被用于制作独特的饰品。 市场上常见的主要是黑色、褐色、灰色。其表面常常呈现出闪亮的玻璃光泽(因其含有的玻璃质使其具有玻璃的反射特性),透明至不透明。 黑曜岩 中常见 晶体 包裹体,似针状包裹体。
【光学性质】黑曜石在矿物 薄片 中常为无色或淡黄等色,低负一中正突起,有时具珍珠状裂纹,一般情况下,普通的黑曜石在正交偏光镜下全暗具 各向同性 特征。雪花黑曜石在 正交 偏光镜下常常呈现雪花状图案。黑曜石的 折射率 随岩石中SiO2含量的增加而降低。
形成过程和用途
黑曜石的形成过程可以分为几个阶段,其主要形成环节是火山活动产生大量高温岩浆,这些岩浆在火山喷发时从火山口喷出后在流动过程中,特别是流到熔岩流外围或遇到较冷的环境(如水体、冷空气、冰盖等)时迅速冷却凝固所致。这种快速的冷却过程使得岩浆中的矿物成分没有足够的时间进行结晶,从而形成非晶质的玻璃质结构,这种结构也赋予了黑曜石独特的物理性质和外观特征,使其呈现出玻璃质感。 常与火山岩、 珍珠岩 、松脂岩等共生,并在 流纹岩 质熔岩流的上部,有时也作为岩墙和 岩床 的薄边产生。 黑曜石常有脱玻化现象,变化的产物常不固定,可生成 长石 、 鳞石英 、 蒙脱石 等产物。
在远古石器时代,非洲人、拉丁美洲原住民曾用它制作手斧,地中海和西亚的史前人群曾用它制作石矛头、鱼叉、刀片、刀、箭头等器具,这些器具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,在日常生活、狩猎和战争中发挥重要作用;被古代的 阿兹特克帝国 人和希腊人用作镜子。
医学方面,可利用黑曜石来制作外科解剖刀片 。除此之外广泛用于化工、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。
此外,在现代市场中,当前,不同品质的黑曜石价格差异较大,普通黑曜石价格相对较低,每件一般在几十元至百元之间;高品质的 冰种黑曜石 和彩虹眼黑曜石因其独特的外观和稀有性更受收藏家与爱好者的青睐,且价格较高,可达数千元甚至更高,部分极品可达数万元。
矿石分类
参考资料:
矿石产地
世界产地分布
黑曜石的产地与世界火山带的分布密切相关。其主要产地在美洲,如 美国 的夏威夷、黄 石国家公园及 科罗拉多州 、 内华达州 、 加利福尼亚州 、 亚利桑那州 等,此外,还有 地中海 、 东非、 墨西哥 、 日本 、 新西兰 、 匈牙利 、 苏联 、 冰岛 、 希腊 、 印度尼西亚 的 爪哇岛 、 意大利 的利帕里群岛、厄瓜多尔和危地马拉等。
日本产地分布
北海道 赤石山是日本最大的黑曜石原生地,其 黑曜岩 多呈带状分布,蕴藏量达数十亿吨;旧石器时代晚期,北海道先民已掌握赤石山黑曜石的特性并进行开采利用,如赤石山东南坡的幌加泽遗址远间地点,在100平方米的发掘范围内出土黑曜石及其制品超50万件,山下东、南涌别川一带的白泷旧石器时代遗址群出土的黑曜石制品均取材于赤石山。
中国产地分布
在中国 东北地区 有火山群 32 处,主要分布在东部的 西老爷岭 长白山 地区、北部的小兴 安岭地区和西部的大兴安岭地区。据目前掌握的资料,长白山区作为中国境内规模最大的巨型复式火山,具有一定数量的黒曜岩,如长白山 天文峰 、天池北黑风口、气象站小山包等。 黑曜岩 矿产在以下地区亦有分布: 黑龙江省 中南部松花江地区 通河县 浓河镇 、 内蒙古自治区 东部 扎鲁特旗 、冀北地区晚 燕山 期火山 张家口市 组分布区、 沽源县 、 山西省 、 山东省 、 河南省 、 四川省 、 云南省 、 西藏自治区 、 梧州市 市 岑溪市 吉太乡、 广东省 东北部的 和平县 、 福州市 等地。
产地形态区别
黑曜石的特性并非所有火山爆发出的 熔岩 都能形成玻璃。火山爆发时,喷出熔岩,有时形成球状的称火山蛋,云南腾冲火山区出土了2000余枚火山蛋;黑龙江五大连池的火山蛋是 栗色 的,大部分是多孔的。据文献记载,黑曜石主要有两种: 玄武岩 (basalt)和 流纹岩 (rhyolite),来自 墨西哥 、 澳大利亚 和美国夏威夷玻璃实验样品化学成分大致相同,都属于玄武岩类。 干福熹 到过日本富士山和 仙台市 的火山口,以及 黑龙江省 的 五大连池火山 ,但未找到黑曜石,倒是普遍看到了火山蛋火山爆发后, 熔岩 的冷却速度不同,有时在玻璃表面生成雪花状的多 晶体 ,经分析是 钠长石 。
鉴定方法
鉴定特征:黑曜石与 蛋白石 的区别是蛋白石的 折射率 更低,且无 解理 ,与 方沸石 的区别是后者可见解理。
鉴定方法:采用红外反射光谱法及透射光谱法相结合的方法对人造黑曜石在外观特征、基本性质、物相组成等方面与天然黑曜石进行了测试及对比,两种材料均为“非晶质SiO₂类”物质,即玻璃态物质。因形成过程,介质环境不同,在红外光谱指纹区600~1400cm-1波段内谱带的分裂程度不同;在特征频率区2600~3700 cm-1波段内,H2O、O-H振动吸收谱带的位置及强度有差异。
文化传说
在多个古代文明中,黑曜石被赋予宗教和神话色彩。据传说,女娲补天时得到一种黑曜石,经打磨而成为石镜,这便是最早的镜子,从石镜到第二代的金属镜,前后历时3000多年。