Beschreibung
Obsidian ist ein natürlich vorkommendes vulkanisches Glas. Sein Name leitet sich von einem Römer namens Obsius ab, der in der Antike in Äthiopien einen obsidianähnlichen Stein entdeckt haben soll. Obsidian entsteht durch die schnelle Abkühlung von Lava mit einem Wassergehalt von bis zu 3–4 %. Ist der Gehalt an flüchtigen Bestandteilen (Wasser, Kohlendioxid) höher, bildet sich Bimsstein, da die freigesetzten Gase als Treibmittel wirken. Die Bildung von vulkanischem Glas hängt stark von der Viskosität der geschmolzenen Lava ab, die wiederum maßgeblich vom Siliziumdioxidgehalt beeinflusst wird. Je höher der Siliziumdioxidgehalt, desto langsamer fließt die Lava. Die meisten Obsidianvorkommen weisen einen Siliziumdioxidgehalt von 70 % oder mehr auf und werden daher als Rhyolithe klassifiziert. Seltener findet man auch trachitische, andesitische und phonolithische Obsidianvorkommen mit einem geringeren Siliziumdioxidgehalt. Die Farbe von Obsidian variiert stark, abhängig von den enthaltenen Verunreinigungen. Seine Farbe variiert meist von Dunkelgrün bis Tiefschwarz, obwohl Granit ähnlicher Zusammensetzung heller ist. Dies wird in der Regel durch sehr fein verteiltes Hämatit oder Magnetit verursacht. Schneeflockenobsidian enthält Einschlüsse von kugelförmigen Strukturen, meist aus Feldspat oder Cristobalit, sogenannten Sphäruliten. Diese entstehen durch kugelförmiges Kristallwachstum von einem einzigen zentralen Kristallisationskeim aus. Obsidian ist ein metastabiles Material, das mit der Zeit in seine kristalline, stabilere Form zurückkehrt. Vulkanisches Glas ist daher aus dem Paläozoikum und Präkambrium unbekannt. In der Steinzeit war Obsidian ein begehrter Rohstoff, da er rasiermesserscharfe Schneidkanten bildet. Er wurde für Messer und Waffen verwendet. Heute ist er ein beliebtes Material für Kunstgegenstände und wird auch als Halbedelstein in Schmuck verarbeitet. Dabei wird er wie ein Kristall geschliffen.
Quarz ist eine Form von Siliciumdioxid (SiO₂) und eines der häufigsten Mineralien der Erdkruste. Es macht über 12 % des Erdvolumens aus (unter anderem in Granit und Sand). Quarz tritt in zwei Formen auf: α-Quarz ist trigonal, β-Quarz (eine bei höheren Temperaturen entstehende Form) ist hexagonal. Siliciumdioxid kommt auch in vielen anderen Strukturen vor, wie beispielsweise α- und β-Cristobalit, Keatit, Tridymit, Coesit, Stishovit, Melangophlogit und Lechatelierit. Obwohl Quarz aus Siliciumdioxid besteht, wird er oft als Tektosilicat klassifiziert. Dies liegt daran, dass Quarz ein Netzwerk aus SiO₄-Tetraedern bildet, wobei jedes Sauerstoffatom von zwei Siliciumatomen geteilt wird. Einzelne SiO₂-Moleküle kommen nur in gasförmigem Siliciumdioxid vor. Quarz kann sehr rein sein, wie beispielsweise in Bergkristall, enthält aber häufig Verunreinigungen. Diese Verunreinigungen können aus Ionen bestehen, die während des Kristallwachstums in das Kristallgitter eingebaut werden. Quarzkristalle können zwischen 13.000 und 15.000 ppm Al³⁺, zwischen 9.000 und 1.400 ppm Na⁺, zwischen 3.000 und 300 ppm K⁺ sowie Spuren von Fe³⁺, Ti⁴⁺, P⁵⁺, H⁺ und Li⁺ enthalten. Aluminium und Eisen sind in Kombination mit ionisierender Strahlung für die Farbe einiger Quarzvarietäten verantwortlich. Quarzkristalle können außerdem auf anderen Mineralien wachsen, wie beispielsweise Rutilquarz. Quarz bildet sowohl große Kristalle als auch mikroskopische Aggregate. Die größten Quarzkristalle befinden sich auf der Verloren Farm in Namibia. Dort wurden Quarzkristalle mit einer Länge von bis zu 20 Metern, möglicherweise sogar 50 Metern, und Dolomitkristalle mit einer Länge von bis zu 2 Metern gefunden. Beim Schmelzen von Quarz bildet sich beim schnellen Abkühlen oft ein Glas, da der Kristallisationsprozess eine beträchtliche Zeit in Anspruch nimmt. Quarz ist ein piezoelektrisches Material, und die Schwingungen, die im Kristallgitter induziert werden können, werden in elektronischen Geräten wie Quarzuhren und Radios genutzt.
