4.6　利比亚沙漠玻璃

4.3　天然玻璃的pXRF实验结果

表4.2、表4.3列举了用pXRF方法测定天然玻璃的化学成分，可以清楚地看出，除了B—1样品为方解石和H—3样品为燧石、其化学成分显然不同之外，其余玻陨石和黑曜石皆为铝硅酸玻璃（alumo-silicate glass）。两者化学成分有明显区别的是，玻陨石中碱金属氧化物（Na2O+K2O）含量低、碱土金属氧化物（MgO+CaO）含量高，而黑曜石玻璃却相反。同时玻陨石中Fe的含量比黑曜石高得多。这样可从化学成分上区别两者[3]。pXRF是一种无损、快速的分析方法，特别适用于天然玻璃这种结构相似的物质。因此，其在宝石的化学成分分析中具有其他方法无法比拟的优势。

4.4　火山玻璃（黑曜石）的特性

并非所有火山爆发出的熔岩都能形成玻璃。火山爆发时，喷出熔岩，有时形成球状的称火山蛋。云南腾冲火山区出土了2 000余枚火山蛋；黑龙江五大连池的火山蛋是暗红色的，大部分是多孔的，如图4.6所示。

据文献记载，火山玻璃主要有两种：玄武岩（basalt）和流纹岩（rhyolite）玻璃。实验样品来自墨西哥（Mexico）、澳大利亚（Australia）和美国夏威夷（Hawaii）。各地样品的化学成分见表4.2，化学成分大致相同，都属于玄武岩类。

干福熹到过日本富士山和仙台的火山口，以及黑龙江的五大连池，但未找到火山玻璃，倒是普遍看到了火山蛋。

火山爆发后，熔岩的冷却速度不同，有时在玻璃表面生成雪花状的多晶体，经分析为钠长石（albite），见图4.7、图4.8。

H—2表面有雪花状的晶体，大小约2.5 μm。雪花的EDS分析结果与pXRF分析所得的结果基本吻合，主要成分为SiO2 75.95%、Al2O3 15.18%、 Na2O 5.36%，为钠长石。 以上结果采用带能谱的电子显微镜测定。

4.5　陨石玻璃（玻陨石）的特性

陨石玻璃这类天然玻璃是很稀少的，因为全世界的陨石雨很稀少，大部分落在海洋里。近百万年前曾经发生过大型陨石雨散落，其散落区域分别位于北美、科特迪瓦、莫尔达维—捷克和澳亚群。中国在澳亚群的北侧，应有陨石玻璃，主要包括海南岛、广东和广西南部，见图4.9。

近年来中国地质矿物学家也收集了岭南地区发现的玻陨石，样品外貌见图4.10[6]。

干福熹收集到了墨西哥，澳大利亚，中国海南、广东、广西的样品，其pXRF结果见表4.3。

最近，Lin Su、Guan Yu Bin 和Hsu Weibiao报道了从广西桂林、海南和广东收集的9件玻陨石的化学成分的分析结果，见表4.4[4]，其中主要成分和着色氧化物的含量与干福熹团队的分析结果很相似。各地玻陨石的分析结果见表4.5。

长期以来，研究人员进行了玻陨石来源的讨论。一种意见为，外星进入大气层，产生爆炸，分裂成小块陨石在高温下熔融，并随后冷却，分布于散落区的玻陨石只含陨石的成分。另一种意见为，在陨石落下时的冲击中，熔融了地表面的岩石或土壤，冷却后形成。当然也有两者混合的看法。目前，各陨石散落区的玻陨石的化学成分比较一致，而且它们的玻璃结构也比较均匀，因此，较多倾向于第一种意见，当然，进一步的实验积累是非常有必要的。

4.6　利比亚沙漠玻璃

谈到天然玻璃时，不能不涉及利比亚沙漠玻璃（Libyan desert glass，LDG），见图4.11。

散落地区在埃及西沙漠，在100 km2的沙漠区发现高SiO2含量（＞90%）的玻璃，淡绿色、透明，大块可达10 kg。目前在珍宝市场上还有出售。

从19世纪末开始，特别在20世纪80—90年代，有很多考察，研究人员认为主要是陨石与地面冲击时飞溅形成，在150 km外有冲击坑，但未发现石英岩矿[5]。

干福熹团队对送来的样品进行过分析。拉曼光谱显示出典型的玻璃态（图4.12）。XRF分析其成分为SiO2＞90%、Al2O3～10%，认为是典型的铝硅酸盐玻璃（表4.6）。因为周围没有高SiO2含量的岩矿，所以认为是一颗含SiO2高的小行星在大气爆炸，形成的陨石雨所致。能形成玻璃态，高含量的Al2O3是必要的。在接下来的研究中，需要采用一些新的方法，特别是微量元素和同位素分析等示踪元素分析技术，开展进一步的跟踪研究。(https://www.daowen.com)

通过XRF、XRD和LRS等多种无损分析方法，成功地区分出非天然玻璃样品（B—1、H—3）。

XRD测试结果表明，玻陨石和黑曜石均为玻璃态。LRS测试结果表明470 cm—1附近的弥散包络峰，预示内部含有变形的[SiO4]四面体组成的环状结构单元。

pXRF测试结果表明，天然玻璃样品的主要化学成分为SiO2与Al2O3。通过化学成分分析，可以区分玻陨石和黑曜石，玻陨石中铁与碱土金属含量比黑曜石高，而碱金属氧化物含量比黑曜石少。

SEM—EDS和LRS结果表明，玻陨石冷却速率比黑曜石快，内部熔体没有足够的时间结晶就已经冷却，玻璃结构是均匀的。

参考文献

[ 1 ] Gan Fuxi. Origin and evolution of Chinese ancient glasses[M]//Gan Fuxi, Brill R H, Tian Shouyun. Ancient Glass Research along the Silk Road. Singapore: World Scientifi c Publishing, 2009.

[ 2 ] 刘松，李青会，干福熹，等.古代玻璃样品表面因素对pXRF定量分析的影响[J].光谱学和光谱分析，2010， 30（9）：2576—2580.

[ 3 ] 胥真奇，赵虹霞，干福熹.天然玻璃无损分析化学成分，结构和矿物相[J].中国硅酸盐学报， 2010，40（3）：443—449.

[ 4 ] Lin Su, Guan Yunbin, Hsu Weibiao. Geochemistry and origin of tektites from Guilin of Guangxi, Guangdong and Hainan[J]. Science China （Earth Sciences）, 2011, 54（3）: 349—358.

[ 5 ] Weeks R A, Underwood Jr J R, Giegengack R, et al. Libyan desert glass: a review[C]//L.D.Pye, J.A.O’Keefe, V.D. Frechette. Natural Glasses. Amsterdam: North-holland Physics Publishing, 1984: 593—621.

[ 6 ] 张家志，茂民，冯春光.岭南沿海玻璃陨石特征与成因探讨[J].矿物爱好者：陨石专辑，2014，12（24）：121—132.