玻璃陨石，由于它奇特的造型，靓丽的色泽，加上扑朔迷离的身世，在观赏石和陨石收藏界，以及科学界一直备受争议。争议的焦点包括它是不是陨石，它来自何方以及如何形成的。为了解答这些问题，笔者翻阅大量文献资料，并经实地考察和实验分析，形成本文，以飨读者。
达尔文玻璃 供图/陈宏毅
玻璃陨石是一种棕黑色、浅绿色或金黄色的天然玻璃，大小一般为数厘米到数十厘米，具有清晰的空气熔蚀刻痕和特定的全球分布区域，不同区域的玻璃陨石具有固定的产出地层。玻璃陨石的认识和研究几乎贯穿了整个人类文明和科学发展史，早期人类的认知充满了美好的想象，产生了一些美丽的神话故事。人们最感兴趣的是玻璃陨石的成因，不同时期的科学家从不同角度出发，形成了不同的认识，如火山玻璃说、月球起源说、闪电熔岩说、陨石消融说、陨石冲击说和彗星成因说等，还有人认为其本身就是来自太空的玻璃。玻璃陨石究竟是如何形成的，它和陨石有什么关系呢？
玻璃陨石在中国古代被称为雷公墨。唐朝刘恂所著地理杂记《岭表录异》中记载：“雷州骤雨后，人于野中得石如黳（yī）石(黑玉石)，谓之雷公墨，扣之铮然，光莹可爱。”这是有关玻璃陨石的最早文字记载。但雷公墨之称谓古已有之，早期流传于琼州海峡一带民间，源头无从考究，反映了劳动群众朴素的自然观和神奇的想象力。古人发现，雷公墨多出现于雷雨之后的沙地上，由此推断是雷公在制造电闪雷鸣时，不小心把书写雷电符令的墨块打碎跌落地下形成的。明朝李时珍的医药名著《本草纲目》中记载：“诸雷物佩之，安神定治，治惊邪之疾”，认为雷公墨具有宝玉石的属性，在医疗保健领域具有潜在价值。在西方，玻璃陨石的希腊语原意为“熔融”。
流星体坠落地面导致地表物质熔融会产生玻璃陨石
1900年，F.E.苏斯根据“玻璃陨石”熔融的特征，由希腊语将之转译命名为英语“Tektite”并一直沿用至今。此后，科学家对玻璃陨石开展了广泛的研究，主要集中于其成因上。总体上有地球内部成因、外来物质成因和外来物质撞击地球成因三种观点。地球内部成因一般认为是火山喷出的玻璃，如1844年，英国著名的生物学家达尔文在澳大利亚考察时获得一块钮扣状雷公墨，当时他认为这是一种火山喷发的玻璃状岩石，类似于火山岩分布区常见的黑曜岩（一种酸性火山玻璃），被人们称为“达尔文玻璃”（DarwinGlass），后来研究证明“达尔文玻璃”与中国“雷公墨”同源。美国阿波罗计划实施之前，玻璃陨石曾被普遍认为起源于月球，即月球火山喷发物或陨石撞击月球的溅射物。直至阿波罗计划将月球岩石和土壤样品带回地球，并进行深入研究，月球起源说才被彻底否定。如今被广泛接受的观点是撞击成因说，即玻璃陨石是地外物体撞击地球时地表物质熔融的产物。到底是哪种地外物质撞击了地球，目前仍然有不同的观点。
雷公墨是地球上分布范围最广，形态最为丰富的一类玻璃陨石，基本涵盖了所有玻璃陨石的形态特征。保存完整的雷公墨从外形上主要可以分为六种：哑铃状，呈中间细两端膨大的棒状或纺锤状；泪滴状，好像拉长的泪滴或从水龙头滴下的水滴；长棒状，一般长度在3厘米~5厘米，截面圆形，截面直径一般小于1厘米；拉长椭球形，往往一端较大，一端较小，长轴大于短轴的2倍以上，长轴横截面为圆形；椭圆或近圆球状，长轴和短轴近似相等；透镜状或薄饼状，中间厚边缘变薄。此外还有瓦片状、纽扣状、独木舟状、果核状、椭球形状和不规则状等原始形态。此外，破碎或异地埋藏的雷公墨具有层状、碎胡桃壳状、薄片状等形态，断面可见玻璃状断口，可能是经历了磨蚀、冲蚀等风化作用后碎裂的结果。
雷公墨形态特征
雷公墨的表面构造主要有刻蚀形态和磨蚀形态两种，多数玻璃陨石表面发育圆坑、沟槽、气孔、沟纹和流动条纹等刻蚀形态；磨蚀形态一般指玻璃陨石形成后的风化特征，主要是将刻蚀形态磨平，使其外形变得光滑平整。关于刻蚀形态的成因有三种不同的观点：空气动力的刻蚀作用，地球化学腐蚀和火山喷发时炙热气体的腐蚀。其中，认可度较高的为空气动力的刻蚀，因为其特征非常类似于新降落陨石表面的熔流线和熔壳中的显微气孔放大。
迄今为止，地球上共发现了四种玻璃陨石的集中散落区，散落区包括厘米级别的玻璃陨石和小于1毫米的微玻璃陨石，这些微玻璃陨石在化学组成和年龄上与同散落区的玻璃陨石具有共同特征。不同散落区的玻璃陨石和微玻璃陨石具有不同的外形特点、分布区域、形成时间和物质组成等特征，说明它们是不同地质或天体事件的产物。
中国—东南亚—澳大利亚散落区包括中国的雷公墨和澳大利亚的达尔文玻璃集中分布区，从中国东南沿海、东南亚多国到澳大利亚均有分布，分布面积约占地球陆地表面积的10%，是全球分布范围最广和收集样品数量最多的玻璃陨石散落区。科学家通过对海南琼海、琼山、文昌、广西博白、百色、吴川、印度支那、菲律宾和澳大利亚等地玻璃陨石系统采样，利用裂变径迹法测定形成年龄。结果显示，雷公墨（或达尔文玻璃）形成的年龄为0.63~0.78百万年（不同研究者得出的不同数据在仪器分析误差范围内），一般公认年龄为0.7±0.1百万年，分布在中更新统和下更新统地层界线附近，可以作为中下更新统分界标志。中国范围内的雷公墨分布范围广，北起陕西和内蒙古的黄土层（在黄土层中发现的微玻璃球经研究与雷公墨同源），南至海南岛的砂土层均有分布。最集中分布地区为广东湛江和茂名一带，尤其以湛江的吴川、廉江、遂溪、雷州及茂名的化州、茂南、电白、高州等地居多。此外，雷州半岛、海南岛、广西梧州和百色等地也有大量发现。
小贴士：裂变径迹法
玻璃陨石中含有较高含量的放射性同位素铀238，可自发裂变，自发裂变径迹一旦形成将稳定不变，只有当温度升高，径迹长度会变短，密度减低，直至完全消失。测定样品中238U的含量、自发裂变速率和径迹密度，可求出矿物形成或热事件冷却至今的地质年龄。
捷克散落区又称摩尔达维石散落区，包括波西米亚和摩拉维亚两个主要产地。其分布区域较小，在交易市场上称为捷克玻璃陨石，呈浅绿色、翠绿色、橄榄绿色到墨绿色，具有呈弧面弯曲的薄片状和中间厚边缘薄的椭圆凸透镜状等形态，透明度好，表面发育熔蚀坑、沟槽和流动条纹，常开发为饰品佩戴。裂变径迹放射性测年结果有14.1±0.6百万年、16.9±1.7百万年和14.0±0.6百万年等数据，一般取15±1百万年。捷克玻璃陨石散落区是唯一没有发现微玻璃陨石的散落区。该散落区玻璃陨石分布区域最小，可能说明撞击规模较小。
西非散落区又称为象牙海洋散落区，分布于非洲西海岸南北纬8°之间，东西两端延伸范围不详。玻璃陨石主要类型包括象牙海岸石和波松特威玻璃等，样品呈浅黄色、黄绿色和金黄色，一般为不规则状，表面发育熔蚀坑，市面上也称为利比亚黄金玻璃。裂变径迹测年结果有1.02±0.1百万年、1.04±0.2百万年、1.3±0.2百万年等，一般取1.1±0.2百万年的平均值。
捷克玻璃陨石
利比亚玻璃陨石
自古以来，玻璃陨石的成因问题众说纷纭，随着科学知识的积累和人们认知水平的提升，特别是近现代分析技术的快速发展，科学家对玻璃陨石开展了广泛而深入的研究，包括地理分布、化学组成、形成年龄、宇宙射线暴露历史和包裹体等，并和火山玻璃、月球样品进行了详细对比，诸如地球火山成因（如达尔文的观点）和月球成因（阿波罗计划实施之前的普遍观点）等观点逐渐被摒弃。例如，火山玻璃具有较高的含水量，铁元素（Fe）主要以三价铁离子存在；而玻璃陨石含水量极低，铁元素主要以二价铁离子形式存在，这是玻璃陨石与火山玻璃的主要区别。月球表层主要由斜长岩和玄武岩组成，二氧化硅的含量都不会超过50%，与玻璃陨石有非常大的差别。
现在科学家普遍认为玻璃陨石是地外物质撞击地球时地表物质熔融的产物。支持这一观点的主要证据有：（1）玻璃陨石具有特定的分布范围和形成年龄，代表了四次大型撞击事件的产物。例如，雷公墨主要产出于第四系更新统北海组和湛江组的砂砾岩中；（2）玻璃陨石的主要元素组成是二氧化硅（全岩平均含量在70%以上），与地球上的长英质岩石（如花岗岩）和石英砂岩等组成类似，月球和其他天体中罕见如此高二氧化硅含量的物质；（3）玻璃陨石的同位素组成特征（如Rb-Sr、Sm-Nd等）与地球岩石一致，说明其母源物质来自地球；（4）玻璃陨石的宇宙成因核素含量极低，说明它们没有经过宇宙空间的辐照历史；（5）玻璃陨石中的包裹体成分主要由氧气、氮气和二氧化碳组成，且与地球大气成分比值类似，说明它们是在地球大气中形成的。
小贴士：核素
核素，是指具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。也就是说具有一定核电荷数和质量数，并且具有同一能态的一种原子核或原子，称为一种核素。核素常用符号AX表示，其中X是元素符号，A是质量数。如235U代表质量数为235的铀原子，238U代表质量数为238的铀原子
撞击成因说虽然得到了普遍支持，但玻璃陨石的成因问题并没有完全解决。地球上被证明的陨石坑有200多个，却没有一个陨石坑和玻璃陨石直接相关。是什么物质撞击了地球形成玻璃陨石？地球上岩石类型多种多样，为何只有长英质岩石和石英砂岩才能熔融并被溅射？为什么这么大规模的撞击事件（如亚澳散落带）没有留下撞击坑，且地质历史上也没有发现其他相关的记录？这些都是科学家一直探索的问题。
美国加利福尼亚州帕洛马天文台观测到的彗星
针对这些问题，科学家们提出了彗星撞击模式，该模式是目前被接受程度最高的理论模型。例如，有科学家认为，亚澳散落带的玻璃陨石是由一颗从东南方向进入地球大气层的彗星撞击地表时形成的。
小贴士：彗发
彗发是彗核的蒸发物，形状和大小与距离太阳远近相关，离太阳越近，彗发越大越亮，直径可达数十万千米。
当彗星撞击地球时，彗发首先压迫地球大气层和近地表物质，并在大气圈中形成一个暂时性空洞，产生范围极大的空气冲击波。当彗星与地球相撞时,与稠密的大气摩擦发热。彗星结构松散，类似于“脏雪球”的彗发会迅速挥发膨胀,继而瓦解成碎片,甚至在空中爆炸。由于彗星密度较低(小于水的密度)，不能侵彻地面很深，但波及面却相当大，爆炸形成物的动量部分传入大气，其余向下传入岩石。“脏雪球”急速膨胀产生的冲击波峰压大大低于同样大小的小行星撞击。但极高的温度足以使地表岩石和土壤大面积熔融，熔融后的物质在地表溢流或者被溅射到低空快速冷凝而形成“玻璃陨石”。一些被溅射的微小液滴甚至可到达平流层，滞留数十年，参与高空大气循环，在远离撞击靶区数千千米之外的地方降落。这些微米级别的颗粒称之为“微玻璃陨石”。发现于陕西和内蒙古地区更新世黄土层中的玻璃球就属于这种微玻璃陨石。玻璃物质及其他抛射物主要以低角度溅射,最终形成玻璃皿状浅坑。如果彗星在高空中发生分裂,由于地球的自转,可能产生数十个撞击点,构成大面积的玻璃陨石分布区。由于彗星撞击的成坑能力较差,一般只能形成宽缓而浅的撞击坑。这类撞击坑极易受到造山运动、断裂甚至地表流体和风化作用的影响而遭到破坏,因而难以辨认，这就解释了为什么没有找到玻璃陨石坑的原因。
来自行星或小行星的岩石碎片，“不小心”被地球引力捕获，经过大气层烧蚀之后陨落在地表成为陨石。此外，降落在月球和火星表面的外来物质也是陨石，月球和火星的碎片也可以被撞击溅射，掉在地球上成为月球陨石和火星陨石。陨石落在地球上的地点是随机的，没有固定的分布规律，但同一次陨石雨散落的碎片有特定规律的散落带范围。
地球上发现陨石最多的地方是干燥酷热的戈壁荒漠和寒冷孤寂的南极冰原，主要原因是这两个地方特殊的自然条件有利于陨石的保存和发现。但玻璃陨石具有确定的产出地层、地理分区和形成年代。地球上发现的陨石中绝大多数是球粒陨石，具有45亿年以上的结晶年龄，主要矿物组成是镁铁质矿物和金属铁镍等。而年龄最大的玻璃陨石也只有3500万年，且主要是由二氧化硅组成的，氧化铁和氧化镁含量低于10%，与陨石有本质区别。陨石母体在太空中运行，难免发生撞车事件，高速撞击后陨石母体会破碎、熔融甚至气化，快速冷凝后形成陨石中的冲击玻璃。陨石冲击玻璃一般成分不均匀，形状不规则，与陨石本体紧密结合，以熔体、熔脉和熔囊等形式出现，与成分均一具有特定造型的玻璃陨石有明显不同。可以肯定地说，玻璃陨石是地球的产物，是外力作用下地球物质的一种表现形式，与直接起源于地外星体的陨石有天然之别。因此，玻璃陨石不是陨石，不能归类为陨石的一种类型。
广东湛江“玻璃陨石”产出于更新世砂砾岩层（桂林理工大学地质博物馆收藏）
人们把雷公墨和达尔文玻璃等称为“玻璃陨石”，实在是一个天大的误解。它产自地球本身，并借助于“外力”而形成。
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