天然玻璃是指在自然條件下形成的玻璃,屬于非晶質體。在寶石學中主要包括火山玻璃(黑曜巖、玄武玻璃)以及玻隕石。
黑曜巖
黑曜巖是酸性火山熔巖快速冷凝的產物。其化學成分以SiO2為主,可達75%,含Al2O3、FeO、Fe2O3等,可含有少量石英、長石等礦物的斑晶或骸晶。折射率在1.49-1.52左右。顏色以黑色為主,也有灰、黃、紅、藍和綠褐色等,可呈斑狀或條帶狀分布。由于初始結晶,在黑曜巖的玻璃機質中含有許多圓形、棒形和扭曲發狀的小雛晶。有些黑曜巖中存在圓形或魚雷形平行排列的氣泡。
雪花黑曜巖
雪花黑曜巖
由于氣泡和雛晶的存在,在黑色的背景下顯示出“雪花”效應。
彩虹黑曜巖
具深灰色背景,從不同方向觀察可見從內部包體反射出的各種顏色的暈彩。
黑曜巖貓眼
綠色、金黃色和銀灰色的黑曜巖顯銀白色、淺黃色和紫色暈彩,可含平行發狀的孔洞,從而顯示出貓眼效應。
玄武玻璃是玄武巖漿噴發時快速冷凝而成。成分上SiO2在40%-50%之間,氧化物占比較大,可含長石和輝石等礦物微晶。折射率在1.58-1.65左右。顏色通常為帶綠色調的褐色、藍色。
玻隕石
玻璃隕石簡稱為玻隕石,是一種富SiO2的玻璃狀天然形成物。對于它的成因歷來有兩種解釋:一種認為它是富石英質隕石墜入大氣層后劇烈燃燒并快速冷卻而成;另一種認為是地外物體撞擊地球,使地表巖石熔融冷卻后形成。折射率為1.49左右。顏色通常為透明的綠色、綠棕色或棕色,表面具有特征的高溫熔蝕結構(凹凸不平的褶皺表面),內部常見高明顯性的圓形或拉長氣泡及攪混糖漿狀流動構造。
莫爾道玻隕石
1787年發現于捷克波西米亞的莫爾道河附近的玻隕石又稱為莫爾道玻隕石。在其內部常見旋渦狀條紋,外部為高溫熔蝕表面。
雷公墨
產于中國海南島的黑色玻隕石稱為“雷公墨”。
我們生活中所常見的玻璃是一種人工非晶質材料,大多數的主要成分為SiO2,通常還加有Na2O、CaO、PbO及一些致色元素。由于二氧化硅的熔體過于粘稠以致冷卻時化學單元來不及有序排列而只能形成玻璃態。
人造玻璃
用做寶石仿制品的玻璃其折射率在1.45-1.70之間,也有超出范圍的,通常含有氣泡和旋渦紋。商業化生產的玻璃包括冕牌玻璃,主要用作玻璃窗以及鉛玻璃,用于切磨飾品和各種光學棱鏡。
水晶的化學成分為SiO2,純凈的二氧化硅為無色透明,當含微量元素Al、Fe等雜質元素時呈現出不同的顏色。同樣都是以SiO2為主要成分,但是水晶是一種晶質體,其組成礦物的離子、原子等可按照一定規則重復排列而形成具有特殊晶體結構的固體,因此它可以具有規則的幾何外形。
水晶晶體
而玻璃是一種非晶質體,其內部二氧化硅的熔體過于粘稠以致冷卻時化學單元來不及有序排列而只能形成玻璃態。即內部的離子、原子等呈不規則排列,不具有格子構造,從而不具備規則的幾何外形。
晶體(a)與玻璃(b)中質點平面分布示意圖,據潘兆櫓等,1993
因此,相比于玻璃而言,水晶及其它以SiO2為主要成分的寶玉石更具有寶石學意義的原因就在于大自然賦予它們獨特而神奇的生長規則,以及它們特有的晶體結構。