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，筆者翻閱大量文獻資料，并經(jīng)實地考察和實驗分析，形成本文，以饗讀者。
 

達爾文玻璃

    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。玻璃隕石的認識和研究幾乎貫穿了整個人類文明和科學(xué)發(fā)展史，早期人類的認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，不同時期的科學(xué)家從不同角度出發(fā)，形成了不同的認識，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，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。總體上有地球內(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。地球內(nèi)部成因一般認為是火山噴出的玻璃，如1844年，英國著名的生物學(xué)家達爾文在澳大利亞考察時獲得一塊鈕扣狀雷公墨，當時他認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“達爾文玻璃”（DarwinGlass），后來研究證明“達爾文玻璃”與中國“雷公墨”同源。美國阿波羅計劃實施之前，玻璃隕石曾被普遍認為起源于月球，即月球火山噴發(fā)物或隕石撞擊月球的濺射物。直至阿波羅計劃將月球巖石和土壤樣品帶回地球，并進行深入研究，月球起源說才被徹底否定。如今被廣泛接受的觀點是撞擊成因說，即玻璃隕石是地外物體撞擊地球時地表物質(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。

    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：空氣動力的刻蝕作用，地球化學(xué)腐蝕和火山噴發(fā)時炙熱氣體的腐蝕。其中，認可度較高的為空氣動力的刻蝕，因為其特征非常類似于新降落隕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、分布區(qū)域、形成時間和物質(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)。科學(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，只有當溫度升高，徑跡長度會變短，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)又稱摩爾達維石散落區(qū)，包括波西米亞和摩拉維亞兩個主要產(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、月球樣品進行了詳細對比，諸如地球火山成因（如達爾文的觀點）和月球成因（阿波羅計劃實施之前的普遍觀點）等觀點逐漸被摒棄。例如，火山玻璃具有較高的含水量，鐵元素（Fe）主要以三價鐵離子存在；而玻璃隕石含水量極低，鐵元素主要以二價鐵離子形式存在，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)家普遍認為玻璃隕石是地外物質(zhì)撞擊地球時地表物質(zhì)熔融的產(chǎn)物。支持這一觀點的主要證據(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、氮氣和二氧化碳組成，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，卻沒有一個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)家認為，亞澳散落帶的玻璃隕石是由一顆從東南方向進入地球大氣層的彗星撞擊地表時形成的。

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近相關(guān)，離太陽越近，彗發(fā)越大越亮，直徑可達數(shù)十萬千米。

    當彗星撞擊地球時，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暫時性空洞，產(chǎn)生范圍極大的空氣沖擊波。當彗星與地球相撞時,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，但波及面卻相當大，爆炸形成物的動量部分傳入大氣，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平流層，滯留數(shù)十年，參與高空大氣循環(huán)，在遠離撞擊靶區(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)十個撞擊點,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動、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，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是隨機的，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行，難免發(fā)生撞車事件，高速撞擊后隕石母體會破碎、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。可以肯定地說，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）

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

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