Milan Trnka
Úvod
Během posledních doby se na trhu objevily drobné kousky obsidiánů s atypickou povrchovou skulptací nalezené v Zemplínské oblasti východního Slovenska (Západní Karpaty). Jejich přesná lokalita není ale veřejnosti známa. Vzhled těchto obsidiánů vyvolal bouřlivou debatu o tom, zda jejich povrch je výtvorem přírody či byl vytvořen rukou člověka. Tento příspěvek, přestože je založen na výsledcích dosud neukončeného výzkumu, jednoznačně ukazuje na přírodní původ skulptace a specifické podmínky při jejím formování.
Charakteristika skulptovaných obsidiánů a jejich prostředí
Skulptované obsidiány tvarově připomínají nodule známé pod označením marekanity nebo apačské slzy. Tvar nodulí je nejčastěji zaoblený, plošší tvary mívají zřetelnou obvodovou hranu. Vzácněji se objevují kusy připomínající kapky nebo dokonce činky. Nejde ale o kusy formované z taveniny za letu v atmosféře jako v případě tektitů, neboť jejich šmouhovitá struktura probíhá obvykle napříč k jejich protažení. Mimořádným rysem těchto nodulí je jejich polygonální skulptace, tvořená sítí hlubších žlábků, které povrch rozdělují na polygonálně omezené segmenty (obr. 1). Některé obsidiány bývají dobře průsvitné, jiné jen slabě na hranách prosvítající.
Obsidiánové nodule se vyskytují jako jádra uzavřená ve šmouhách bělavé hmoty v hrubě zrnitém pískovci (obr. 2). Bělavá hmota bývá k povrchu obsidiánů pevně přichycena. Při mikroskopickém pozorování lze v ní rozlišit dvě zóny. Přímo k povrchu skla obsidiánů přiléhá ostře omezená, 0,1 – 0,3 mm mocná zóna s jehličkovitou stavbou a kolmým uspořádáním jehlic k povrchu obsidiánu a za ní je jemně krystalická hmota bez patrného uspořádání (obr. 3). Rentgenografická analýza ukázala, že bělavá hmota je tvořena především alunitem, sanidinem a analcimem. K proniknutí obsidiánu do pískovce a jeho následné alteraci mohlo nejspíše dojít podél tektonických poruch. Na trhu nabízené obsidiány jsou ale již očištěné nodule bez produktů alterace.
Chemické složení obsidiánu a produktů jeho alterace
Analýzy obsidiánů, vynesené v klasifikačních diagramech pro vulkanické horniny (například IUGS chemická klasifikace – Le Bas et al. 1986) ukazují, že jde o obsidiány vápenato-alkalické řady ryolitového složení s převahou K2O a nad Na2O. Tomu odpovídá i obsah vody, který bývá u podobných skel nižší než 1 %. Více průsvitné obsidiány mívají relativně nízký obsah oxidů Fe, který se u analyzovaných obsidiánů v součtu pohybuje kolem 1 hm. %. Chemismus skulptovaných obsidiánů je ve shodě s dříve publikovanými analýzami obsidiánů Zemplínské oblasti (například Kohút et al. 2021).
Obsidiánové sklo při kontaktu s bělavou hmotou je proti vnitřní části nodule výrazně ochuzeno o Na, méně o Ca a Fe, na druhé straně je ale nabohaceno o S a H2O. Bělavá hmota obklopující obsidiánové nodule má již značný obsah síry (až 2 wt. %). Rozdíly v chemismu mezi sklovitým obsidiánem a alterovanými zónami ukazují na redistribuci prvků, zejména draslíku.
Obr. 1 – Obsidiány s různým charakterem polygonální skulptace
Obr. 2 –Pískovec s polohami bělavé hmoty uzavírající obsidiánové nodule (vrtné jádro)
Vznik polygonální skulptace obsidiánů
Charakter polygonální skulptace obsidiánů svou geometrií i v detailech odpovídá dobře známým důsledkům jevu nazývaného jako tenzní korozní praskání (v angličtině stress corrosion cracking). Dochází k němu v různých materiálech (kovy, sklo, keramika, polymery) vlivem kombinovaného působení statického tahového napětí a chemického prostředí. Na počátku korozního praskání se v napnutém materiálu vytvářejí při interakci s okolím drobné trhlinky, které se, pokud intenzita napětí převyšuje pevnost materiálu, zvětšují. Směr růstu trhlinek není nahodilý, rostou tak, aby se maximálně snížilo napětí v materiálu. Protože tahové napětí se u tělísek obsidiánů a tektitů projevuje v různě mocné povrchové vrstvě, je orientace prasklinek obvykle zhruba kolmá k povrchu.
Obr. 3 – Detail žlábků skulptace na povrchu obsidiánu vyplněných produkty jeho alterace
Při společném působení koroze a napětí se síť trhlinek rozvíjí a současně se i trhlinky prohlubují a rozšiřují (obr. 4). Tahová napětí se koncentrují ve špičce trhlin a korodující roztoky (v přírodním prostředí voda s příměsí rozpuštěných látek) v tomto místě napadají materiál nejintenzivněji. Napjatý materiál se rozpouští a při vazbě s vodíkem křehne (hydrogen embrittlement). Podél rozvíjejících trhlin vznikají hluboké, ostře zařízlé žlábky, které na povrchu postupně vytvoří propojenou síť a tím povrch rozdělí na samostatné vystupující polygony.
Korozní praskání v umělých materiálech s napětím je známým a rozšířeným jevem, u přírodních skel však bylo popsáno jen v několika málo případech. U tektitů byl vliv pnutí na vznik a uspořádáni skulptace popsán Trnkou (1988). Obecně lze však říct, že polygonální skulptace související s korozním praskáním se i v přírodě vyskytuje poměrně běžně, i když obvykle v méně výrazných formách.
Obr. 4 - Schéma korozního praskání napětím na povrchu železa
Závěr
Dosavadní studium prokázalo, že obsidiánové nodule tvoří sklo ryolitového složení. Jejich polygonální skulptace vykazuje evidentní geometrické rysy korozního praskání vlivem napětí, v jehož důsledku došlo k selektivní přeměně skla podél prasklin. Při alteraci skla obsidiánu vzniká bělavá, zonálně uspořádaná hmota tvořená hlavně alunitem, sanidinem a analcimem. Společný výskyt těchto minerálů v alterovaných produktech ukazuje, že k přeměně skla a vzniku skulptace došlo působením postvulkanické hydrotermální sírou bohaté fluidní fáze při teplotách 150–300 C.
Literatura
Kohút M., Westgate J. A., Pearce N. J. G., Bačo P. (2021): The Carpathian obsidians – Contribution to their FT dating and provenance (Zemplín, Slovakia).- Journal of Archaeological Science: Reports, 37, 102861, 14 p.
Le Bas, M.J., Le Maitre, R.W., Streckeisen, A. and Zanettin, B. (1986): A Chemical Classification of Volcanic Rocks Based on the Total Alkali-Silica Diagram. - Journal of Petrology, 27, 3, 745-750.
Trnka M. (1988): Notes on the origin of moldavite sculpture. - 2nd International Conference on Natural Glasses, Prague 1987 (Konta J. eds.), 261-266.