玻璃隕石，由于它奇特的造型，靚麗的色澤，加上撲朔迷離的身世，在觀賞石和隕石收藏界，以及科學(xué)界一直備受爭議。爭議的焦點(diǎn)包括它是不是隕石，它來自何方以及如何形成的。為了解答這些問題，筆者翻閱大量文獻(xiàn)資料，并經(jīng)實(shí)地考察和實(shí)驗(yàn)分析，形成本文，以饗讀者。
 

達(dá)爾文玻璃

    玻璃隕石是一種棕黑色、淺綠色或金黃色的天然玻璃，大小一般為數(shù)厘米到數(shù)十厘米，具有清晰的空氣熔蝕刻痕和特定的全球分布區(qū)域，不同區(qū)域的玻璃隕石具有固定的產(chǎn)出地層。玻璃隕石的認(rèn)識和研究幾乎貫穿了整個(gè)人類文明和科學(xué)發(fā)展史，早期人類的認(rèn)知充滿了美好的想象，產(chǎn)生了一些美麗的神話故事。人們最感興趣的是玻璃隕石的成因，不同時(shí)期的科學(xué)家從不同角度出發(fā)，形成了不同的認(rèn)識，如火山玻璃說、月球起源說、閃電熔巖說、隕石消融說、隕石沖擊說和彗星成因說等，還有人認(rèn)為其本身就是來自太空的玻璃。玻璃隕石究竟是如何形成的，它和隕石有什么關(guān)系呢？

    玻璃隕石的認(rèn)識過程
    玻璃隕石在中國古代被稱為雷公墨。唐朝劉恂所著地理雜記《嶺表錄異》中記載：“雷州驟雨后，人于野中得石如黳（yī）石(黑玉石)，謂之雷公墨，扣之錚然，光瑩可愛。”這是有關(guān)玻璃隕石的最早文字記載。但雷公墨之稱謂古已有之，早期流傳于瓊州海峽一帶民間，源頭無從考究，反映了勞動(dòng)群眾樸素的自然觀和神奇的想象力。古人發(fā)現(xiàn)，雷公墨多出現(xiàn)于雷雨之后的沙地上，由此推斷是雷公在制造電閃雷鳴時(shí)，不小心把書寫雷電符令的墨塊打碎跌落地下形成的。明朝李時(shí)珍的醫(yī)藥名著《本草綱目》中記載：“諸雷物佩之，安神定治，治驚邪之疾”，認(rèn)為雷公墨具有寶玉石的屬性，在醫(yī)療保健領(lǐng)域具有潛在價(jià)值。在西方，玻璃隕石的希臘語原意為“熔融”。
 

    流星體墜落地面導(dǎo)致地表物質(zhì)熔融會(huì)產(chǎn)生玻璃隕石

    1900年，F(xiàn).E.蘇斯根據(jù)“玻璃隕石”熔融的特征，由希臘語將之轉(zhuǎn)譯命名為英語“Tektite”并一直沿用至今。此后，科學(xué)家對玻璃隕石開展了廣泛的研究，主要集中于其成因上?？傮w上有地球內(nèi)部成因、外來物質(zhì)成因和外來物質(zhì)撞擊地球成因三種觀點(diǎn)。地球內(nèi)部成因一般認(rèn)為是火山噴出的玻璃，如1844年，英國著名的生物學(xué)家達(dá)爾文在澳大利亞考察時(shí)獲得一塊鈕扣狀雷公墨，當(dāng)時(shí)他認(rèn)為這是一種火山噴發(fā)的玻璃狀巖石，類似于火山巖分布區(qū)常見的黑曜巖（一種酸性火山玻璃），被人們稱為“達(dá)爾文玻璃”（DarwinGlass），后來研究證明“達(dá)爾文玻璃”與中國“雷公墨”同源。美國阿波羅計(jì)劃實(shí)施之前，玻璃隕石曾被普遍認(rèn)為起源于月球，即月球火山噴發(fā)物或隕石撞擊月球的濺射物。直至阿波羅計(jì)劃將月球巖石和土壤樣品帶回地球，并進(jìn)行深入研究，月球起源說才被徹底否定。如今被廣泛接受的觀點(diǎn)是撞擊成因說，即玻璃隕石是地外物體撞擊地球時(shí)地表物質(zhì)熔融的產(chǎn)物。到底是哪種地外物質(zhì)撞擊了地球，目前仍然有不同的觀點(diǎn)。

    雷公墨是地球上分布范圍最廣，形態(tài)最為豐富的一類玻璃隕石，基本涵蓋了所有玻璃隕石的形態(tài)特征。保存完整的雷公墨從外形上主要可以分為六種：啞鈴狀，呈中間細(xì)兩端膨大的棒狀或紡錘狀；淚滴狀，好像拉長的淚滴或從水龍頭滴下的水滴；長棒狀，一般長度在3厘米~5厘米，截面圓形，截面直徑一般小于1厘米；拉長橢球形，往往一端較大，一端較小，長軸大于短軸的2倍以上，長軸橫截面為圓形；橢圓或近圓球狀，長軸和短軸近似相等；透鏡狀或薄餅狀，中間厚邊緣變薄。此外還有瓦片狀、紐扣狀、獨(dú)木舟狀、果核狀、橢球形狀和不規(guī)則狀等原始形態(tài)。此外，破碎或異地埋藏的雷公墨具有層狀、碎胡桃殼狀、薄片狀等形態(tài)，斷面可見玻璃狀斷口，可能是經(jīng)歷了磨蝕、沖蝕等風(fēng)化作用后碎裂的結(jié)果。

雷公墨形態(tài)特征

    雷公墨的表面構(gòu)造主要有刻蝕形態(tài)和磨蝕形態(tài)兩種，多數(shù)玻璃隕石表面發(fā)育圓坑、溝槽、氣孔、溝紋和流動(dòng)條紋等刻蝕形態(tài)；磨蝕形態(tài)一般指玻璃隕石形成后的風(fēng)化特征，主要是將刻蝕形態(tài)磨平，使其外形變得光滑平整。關(guān)于刻蝕形態(tài)的成因有三種不同的觀點(diǎn)：空氣動(dòng)力的刻蝕作用，地球化學(xué)腐蝕和火山噴發(fā)時(shí)炙熱氣體的腐蝕。其中，認(rèn)可度較高的為空氣動(dòng)力的刻蝕，因?yàn)槠涮卣鞣浅ｎ愃朴谛陆德潆E石表面的熔流線和熔殼中的顯微氣孔放大。

    玻璃隕石的全球分布和年齡
    迄今為止，地球上共發(fā)現(xiàn)了四種玻璃隕石的集中散落區(qū)，散落區(qū)包括厘米級別的玻璃隕石和小于1毫米的微玻璃隕石，這些微玻璃隕石在化學(xué)組成和年齡上與同散落區(qū)的玻璃隕石具有共同特征。不同散落區(qū)的玻璃隕石和微玻璃隕石具有不同的外形特點(diǎn)、分布區(qū)域、形成時(shí)間和物質(zhì)組成等特征，說明它們是不同地質(zhì)或天體事件的產(chǎn)物。

    中國—東南亞—澳大利亞散落區(qū)包括中國的雷公墨和澳大利亞的達(dá)爾文玻璃集中分布區(qū)，從中國東南沿海、東南亞多國到澳大利亞均有分布，分布面積約占地球陸地表面積的10%，是全球分布范圍最廣和收集樣品數(shù)量最多的玻璃隕石散落區(qū)?？茖W(xué)家通過對海南瓊海、瓊山、文昌、廣西博白、百色、吳川、印度支那、菲律賓和澳大利亞等地玻璃隕石系統(tǒng)采樣，利用裂變徑跡法測定形成年齡。結(jié)果顯示，雷公墨（或達(dá)爾文玻璃）形成的年齡為0.63~0.78百萬年（不同研究者得出的不同數(shù)據(jù)在儀器分析誤差范圍內(nèi)），一般公認(rèn)年齡為0.7±0.1百萬年，分布在中更新統(tǒng)和下更新統(tǒng)地層界線附近，可以作為中下更新統(tǒng)分界標(biāo)志。中國范圍內(nèi)的雷公墨分布范圍廣，北起陜西和內(nèi)蒙古的黃土層（在黃土層中發(fā)現(xiàn)的微玻璃球經(jīng)研究與雷公墨同源），南至海南島的砂土層均有分布。最集中分布地區(qū)為廣東湛江和茂名一帶，尤其以湛江的吳川、廉江、遂溪、雷州及茂名的化州、茂南、電白、高州等地居多。此外，雷州半島、海南島、廣西梧州和百色等地也有大量發(fā)現(xiàn)。

小貼士：裂變徑跡法
    玻璃隕石中含有較高含量的放射性同位素鈾238，可自發(fā)裂變，自發(fā)裂變徑跡一旦形成將穩(wěn)定不變，只有當(dāng)溫度升高，徑跡長度會(huì)變短，密度減低，直至完全消失。測定樣品中238U的含量、自發(fā)裂變速率和徑跡密度，可求出礦物形成或熱事件冷卻至今的地質(zhì)年齡。

    捷克散落區(qū)又稱摩爾達(dá)維石散落區(qū)，包括波西米亞和摩拉維亞兩個(gè)主要產(chǎn)地。其分布區(qū)域較小，在交易市場上稱為捷克玻璃隕石，呈淺綠色、翠綠色、橄欖綠色到墨綠色，具有呈弧面彎曲的薄片狀和中間厚邊緣薄的橢圓凸透鏡狀等形態(tài)，透明度好，表面發(fā)育熔蝕坑、溝槽和流動(dòng)條紋，常開發(fā)為飾品佩戴。裂變徑跡放射性測年結(jié)果有14.1±0.6百萬年、16.9±1.7百萬年和14.0±0.6百萬年等數(shù)據(jù)，一般取15±1百萬年。捷克玻璃隕石散落區(qū)是唯一沒有發(fā)現(xiàn)微玻璃隕石的散落區(qū)。該散落區(qū)玻璃隕石分布區(qū)域最小，可能說明撞擊規(guī)模較小。

    西非散落區(qū)又稱為象牙海洋散落區(qū)，分布于非洲西海岸南北緯8°之間，東西兩端延伸范圍不詳。玻璃隕石主要類型包括象牙海岸石和波松特威玻璃等，樣品呈淺黃色、黃綠色和金黃色，一般為不規(guī)則狀，表面發(fā)育熔蝕坑，市面上也稱為利比亞黃金玻璃。裂變徑跡測年結(jié)果有1.02±0.1百萬年、1.04±0.2百萬年、1.3±0.2百萬年等，一般取1.1±0.2百萬年的平均值。

捷克玻璃隕石

利比亞玻璃隕石

玻璃隕石的成因
    自古以來，玻璃隕石的成因問題眾說紛紜，隨著科學(xué)知識的積累和人們認(rèn)知水平的提升，特別是近現(xiàn)代分析技術(shù)的快速發(fā)展，科學(xué)家對玻璃隕石開展了廣泛而深入的研究，包括地理分布、化學(xué)組成、形成年齡、宇宙射線暴露歷史和包裹體等，并和火山玻璃、月球樣品進(jìn)行了詳細(xì)對比，諸如地球火山成因（如達(dá)爾文的觀點(diǎn)）和月球成因（阿波羅計(jì)劃實(shí)施之前的普遍觀點(diǎn)）等觀點(diǎn)逐漸被摒棄。例如，火山玻璃具有較高的含水量，鐵元素（Fe）主要以三價(jià)鐵離子存在；而玻璃隕石含水量極低，鐵元素主要以二價(jià)鐵離子形式存在，這是玻璃隕石與火山玻璃的主要區(qū)別。月球表層主要由斜長巖和玄武巖組成，二氧化硅的含量都不會(huì)超過50%，與玻璃隕石有非常大的差別。

    現(xiàn)在科學(xué)家普遍認(rèn)為玻璃隕石是地外物質(zhì)撞擊地球時(shí)地表物質(zhì)熔融的產(chǎn)物。支持這一觀點(diǎn)的主要證據(jù)有：（1）玻璃隕石具有特定的分布范圍和形成年齡，代表了四次大型撞擊事件的產(chǎn)物。例如，雷公墨主要產(chǎn)出于第四系更新統(tǒng)北海組和湛江組的砂礫巖中；（2）玻璃隕石的主要元素組成是二氧化硅（全巖平均含量在70%以上），與地球上的長英質(zhì)巖石（如花崗巖）和石英砂巖等組成類似，月球和其他天體中罕見如此高二氧化硅含量的物質(zhì)；（3）玻璃隕石的同位素組成特征（如Rb-Sr、Sm-Nd等）與地球巖石一致，說明其母源物質(zhì)來自地球；（4）玻璃隕石的宇宙成因核素含量極低，說明它們沒有經(jīng)過宇宙空間的輻照歷史；（5）玻璃隕石中的包裹體成分主要由氧氣、氮?dú)夂投趸冀M成，且與地球大氣成分比值類似，說明它們是在地球大氣中形成的。

小貼士：核素

    核素，是指具有一定數(shù)目質(zhì)子和一定數(shù)目中子的一種原子。也就是說具有一定核電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)，并且具有同一能態(tài)的一種原子核或原子，稱為一種核素。核素常用符號AX表示，其中X是元素符號，A是質(zhì)量數(shù)。如235U代表質(zhì)量數(shù)為235的鈾原子，238U代表質(zhì)量數(shù)為238的鈾原子

    撞擊成因說雖然得到了普遍支持，但玻璃隕石的成因問題并沒有完全解決。地球上被證明的隕石坑有200多個(gè)，卻沒有一個(gè)隕石坑和玻璃隕石直接相關(guān)。是什么物質(zhì)撞擊了地球形成玻璃隕石？地球上巖石類型多種多樣，為何只有長英質(zhì)巖石和石英砂巖才能熔融并被濺射？為什么這么大規(guī)模的撞擊事件（如亞澳散落帶）沒有留下撞擊坑，且地質(zhì)歷史上也沒有發(fā)現(xiàn)其他相關(guān)的記錄？這些都是科學(xué)家一直探索的問題。

美國加利福尼亞州帕洛馬天文臺觀測到的彗星

    針對這些問題，科學(xué)家們提出了彗星撞擊模式，該模式是目前被接受程度最高的理論模型。例如，有科學(xué)家認(rèn)為，亞澳散落帶的玻璃隕石是由一顆從東南方向進(jìn)入地球大氣層的彗星撞擊地表時(shí)形成的。

小貼士：彗發(fā)

    彗發(fā)是彗核的蒸發(fā)物，形狀和大小與距離太陽遠(yuǎn)近相關(guān)，離太陽越近，彗發(fā)越大越亮，直徑可達(dá)數(shù)十萬千米。

    當(dāng)彗星撞擊地球時(shí)，彗發(fā)首先壓迫地球大氣層和近地表物質(zhì)，并在大氣圈中形成一個(gè)暫時(shí)性空洞，產(chǎn)生范圍極大的空氣沖擊波。當(dāng)彗星與地球相撞時(shí),與稠密的大氣摩擦發(fā)熱。彗星結(jié)構(gòu)松散，類似于“臟雪球”的彗發(fā)會(huì)迅速揮發(fā)膨脹,繼而瓦解成碎片,甚至在空中爆炸。由于彗星密度較低(小于水的密度)，不能侵徹地面很深，但波及面卻相當(dāng)大，爆炸形成物的動(dòng)量部分傳入大氣，其余向下傳入巖石。“臟雪球”急速膨脹產(chǎn)生的沖擊波峰壓大大低于同樣大小的小行星撞擊。但極高的溫度足以使地表巖石和土壤大面積熔融，熔融后的物質(zhì)在地表溢流或者被濺射到低空快速冷凝而形成“玻璃隕石”。一些被濺射的微小液滴甚至可到達(dá)平流層，滯留數(shù)十年，參與高空大氣循環(huán)，在遠(yuǎn)離撞擊靶區(qū)數(shù)千千米之外的地方降落。這些微米級別的顆粒稱之為“微玻璃隕石”。發(fā)現(xiàn)于陜西和內(nèi)蒙古地區(qū)更新世黃土層中的玻璃球就屬于這種微玻璃隕石。玻璃物質(zhì)及其他拋射物主要以低角度濺射,最終形成玻璃皿狀淺坑。如果彗星在高空中發(fā)生分裂,由于地球的自轉(zhuǎn),可能產(chǎn)生數(shù)十個(gè)撞擊點(diǎn),構(gòu)成大面積的玻璃隕石分布區(qū)。由于彗星撞擊的成坑能力較差,一般只能形成寬緩而淺的撞擊坑。這類撞擊坑極易受到造山運(yùn)動(dòng)、斷裂甚至地表流體和風(fēng)化作用的影響而遭到破壞,因而難以辨認(rèn)，這就解釋了為什么沒有找到玻璃隕石坑的原因。

玻璃隕石可歸類為隕石的一種嗎？
    來自行星或小行星的巖石碎片，“不小心”被地球引力捕獲，經(jīng)過大氣層燒蝕之后隕落在地表成為隕石。此外，降落在月球和火星表面的外來物質(zhì)也是隕石，月球和火星的碎片也可以被撞擊濺射，掉在地球上成為月球隕石和火星隕石。隕石落在地球上的地點(diǎn)是隨機(jī)的，沒有固定的分布規(guī)律，但同一次隕石雨散落的碎片有特定規(guī)律的散落帶范圍。

    地球上發(fā)現(xiàn)隕石最多的地方是干燥酷熱的戈壁荒漠和寒冷孤寂的南極冰原，主要原因是這兩個(gè)地方特殊的自然條件有利于隕石的保存和發(fā)現(xiàn)。但玻璃隕石具有確定的產(chǎn)出地層、地理分區(qū)和形成年代。地球上發(fā)現(xiàn)的隕石中絕大多數(shù)是球粒隕石，具有45億年以上的結(jié)晶年齡，主要礦物組成是鎂鐵質(zhì)礦物和金屬鐵鎳等。而年齡最大的玻璃隕石也只有3500萬年，且主要是由二氧化硅組成的，氧化鐵和氧化鎂含量低于10%，與隕石有本質(zhì)區(qū)別。隕石母體在太空中運(yùn)行，難免發(fā)生撞車事件，高速撞擊后隕石母體會(huì)破碎、熔融甚至氣化，快速冷凝后形成隕石中的沖擊玻璃。隕石沖擊玻璃一般成分不均勻，形狀不規(guī)則，與隕石本體緊密結(jié)合，以熔體、熔脈和熔囊等形式出現(xiàn)，與成分均一具有特定造型的玻璃隕石有明顯不同?？梢钥隙ǖ卣f，玻璃隕石是地球的產(chǎn)物，是外力作用下地球物質(zhì)的一種表現(xiàn)形式，與直接起源于地外星體的隕石有天然之別。因此，玻璃隕石不是隕石，不能歸類為隕石的一種類型。
 

廣東湛江“玻璃隕石”產(chǎn)出于更新世砂礫巖層（桂林理工大學(xué)地質(zhì)博物館收藏）

人們把雷公墨和達(dá)爾文玻璃等稱為“玻璃隕石”，實(shí)在是一個(gè)天大的誤解。它產(chǎn)自地球本身，并借助于“外力”而形成。

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