Description
L'obsidienne est un verre volcanique naturel. Son nom provient d'un Romain nommé Obsius, qui aurait découvert une pierre ressemblant à l'obsidienne en Éthiopie dans l'Antiquité. L'obsidienne se forme par le refroidissement rapide de la lave contenant jusqu'à 3-4 % d'eau. Si la teneur en constituants volatils (eau, dioxyde de carbone) est plus élevée, il se forme de la pierre ponce, car les gaz libérés agissent comme agent gonflant. La formation du verre volcanique dépend fortement de la viscosité de la lave en fusion, elle-même fortement influencée par sa teneur en silice. Plus la teneur en silice est élevée, plus le fluide s'écoule lentement. La plupart des obsidiennes ont une teneur en silice de 70 % ou plus et sont donc classées comme rhyolites. On trouve également, plus rarement, des obsidiennes trachitiques, andésitiques et phonolithiques, qui ont une teneur en silice plus faible. La couleur de l'obsidienne varie considérablement en fonction des impuretés qu'elle contient. Sa couleur varie généralement du vert foncé au noir profond, bien que le granit de composition similaire soit de couleur claire. Cette différence est généralement due à la présence d'hématite ou de magnétite très finement divisée. L'obsidienne flocon de neige contient des inclusions de structures sphériques, généralement de feldspath ou de cristobalite, appelées sphérulites. Elles se forment par croissance cristalline sphérique à partir d'un unique noyau central. L'obsidienne est un matériau métastable qui, avec le temps, retrouve sa forme cristalline, plus stable. C'est pourquoi on ne trouve pas de verre volcanique datant du Paléozoïque et du Précambrien. À l'âge de pierre, l'obsidienne était une matière première très prisée car elle permettait d'obtenir des lames extrêmement tranchantes. Elle était utilisée pour la fabrication de couteaux et d'armes. Aujourd'hui, c'est un matériau populaire pour la création d'objets d'art et elle est également utilisée comme pierre semi-précieuse en joaillerie. Elle est alors taillée comme un cristal.
Le quartz est une forme de dioxyde de silicium (SiO₂) et l'un des minéraux les plus courants de la croûte terrestre. Il représente plus de 12 % du volume de la croûte terrestre (on le trouve notamment dans le granite et le sable). Le quartz existe sous deux formes : le quartz α, trigonal, et le quartz β (forme formée à plus haute température), hexagonal. Le dioxyde de silicium se présente également sous de nombreuses autres formes, telles que la cristobalite α et β, la kéatite, la tridymite, la coésite, la stishovite, la mélangophlogite et la léchateliérite. Bien que le quartz soit constitué de dioxyde de silicium, il est souvent classé parmi les tectosilicates. En effet, le quartz forme un réseau de tétraèdres SiO₄, chaque atome d'oxygène étant partagé par deux atomes de silicium. Les molécules de SiO₂ isolées n'existent que dans le dioxyde de silicium gazeux. Le quartz peut être très pur, comme le cristal de roche, mais il contient souvent des impuretés. Ces impuretés peuvent être constituées d'ions incorporés au réseau cristallin lors de la croissance des cristaux. Les cristaux de quartz peuvent contenir entre 13 000 et 15 000 ppm d'Al³⁺, entre 9 et 1 400 ppm de Na⁺, entre 3 et 300 ppm de K⁺, ainsi que des traces de Fe³⁺, Ti⁴⁺, P⁵⁺, H⁺ et Li⁺. L'aluminium et le fer, combinés aux rayonnements ionisants, sont responsables de la couleur de certaines variétés de quartz. De plus, les cristaux de quartz peuvent se développer sur d'autres minéraux, comme c'est le cas pour le quartz rutile. Le quartz peut former aussi bien de grands cristaux que des agrégats microscopiques. Les plus grands cristaux de quartz se trouvent à la ferme Verloren en Namibie. On y trouve des cristaux de quartz atteignant 20 mètres, voire 50 mètres, et des cristaux de dolomite jusqu'à 2 mètres. Lorsqu'il fond, le quartz se transforme souvent en verre lors d'un refroidissement rapide, car le processus de cristallisation est relativement long. Le quartz est un matériau piézoélectrique, et les vibrations qui peuvent être induites dans le réseau cristallin sont utilisées dans des équipements électroniques tels que les horloges et les radios à quartz.
