“有的国外‘水晶’品牌，居然卖的是玻璃！”第一次听说这条知识的时候，或许很多买家的心也像玻璃一样碎了一地。那是不是我们被坑骗啦？玻璃和水晶怎么区分呢？
水晶？玻璃？
傻傻分不清楚
其实并不是商家故意“以次充好"，这个锅得翻译来背：欧美常把精美的玻璃工艺品称为“Crystal”，但这个词泛指各种矿物晶体和玻璃制品。
看起来像是该有一个广告位的样子
中文把这些商品的分类“Crystal”译成“水晶”，然而中国宝石界的“水晶”却特指二氧化硅（石英）的晶体，这就有点尴尬了。实际上，国外那些高档玻璃工艺品卖得贵，主要是赚设计、加工的钱，不是因为材料珍贵。再说，人工生产水晶如今也不难了……
那么，外表都是晶莹透明的玻璃和水晶，我们能用肉眼分辨吗？还真有个简单又靠谱的鉴别方法：在它们后面放一根头发丝，如果隔着工艺品能看到一根头发就是玻璃，如果能看到两根头发那就是石英，因为石英晶体有“双折射现象”。
晶莹透明的玻璃，可以做门窗、做器皿，或是各种精巧夺目的手工艺品。其实，玻璃未必都出自人类的能工巧匠之手，在大自然中也有不少天然玻璃，它们也属于岩石家族的成员。
玻璃
外表亮晶晶，内心乱糟糟
自然界的大部分石头，都是由各种各样的矿物晶体组成的。每种矿物晶体的化学成分、原子排列都遵守固定的“套路”，内部结构井然有序，如同摆放整齐的一盒巧克力。
而玻璃却不同，它们看似晶莹滑润，却没个正形，能被加工成各种样子，打碎后的玻璃渣也没有固定形状——这是因为玻璃内部的微观结构不同于晶体，而像一锅杂乱无章的“乱炖”。
图1：正常岩浆冷却时，原子们排列成整齐的队形，凝固后形成结构井然的晶体形态；图2：黏稠岩浆冷却时，原子之间阻力剧增、相互乱撞，还没排列好就凝固了，形成了玻璃形态。
在物理学上，玻璃内部的这种状态称为“玻璃态”，组成玻璃的分子、原子排列得乱七八糟，同时整块玻璃又能保持自己的外形，不会像液体一样四处流动。
也就是说，物理学上的“玻璃”是指物质的一种存在状态，没有固定的化学成分。具体到我们生活中的“玻璃”，主要是由石英、长石、石灰等几种矿物混合烧制而成的，成分以硅酸盐为主。
能“造”出玻璃的自然力量，主要是岩浆和火山运动。黏性越强的岩浆越容易形成玻璃，通常称为“火山玻璃”。一般来说，岩浆冷却过程中随着温度降低，原子们就开始自觉排好队形、安定下来，凝固后就成了矿物晶体。
而那些黏性较强的岩浆，在冷却过程中原子之间的阻力增加太快，只有一小部分来得及形成晶体。至于剩下的许多原子，还在到处乱撞寻找自己该呆的位置时，就凝固了！于是它们都来不及排好队形，冷却后就成了乱糟糟的玻璃。
黑曜石玻璃：
上古神器，天生犀利哥
人们最熟悉的火山玻璃，就是简称“黑曜石”的黑曜石玻璃了，它的主要化学成分是硅酸盐。在人们学会冶炼金属之前，闪着暗光的黑曜石曾经是制造工具、武器的上等材料。
三体中云天明的童话之一《王国的新画师》中提到：只有黑曜石板才能将雪浪纸压平
上图：玻璃光泽的普通黑曜石
下图：内部有包裹体的雪花黑曜石
这要感谢它的两大优点：一个是5.5的摩氏硬度，这在常见的石头中已经算相当硬了；另一个就是黑曜石在强力敲击下裂开时，裂开处会呈现贝壳状的断口，断口处边缘锋利，拿来做刀片、矛头正合适。
史前人类打制的黑曜石矛尖
既然是玻璃而非晶体，黑曜石也谈不上“纯净”，内部一般都含有各种杂质。杂质较多的黑曜石，就呈现黑色或深褐色。但有时它们也会因其所含的微量二价铁离子、三价铁离子、锰离子等金属元素，而呈现出红色、棕色或蓝紫色等各种色彩。
雪花黑曜石做成的小猪
图源：wikipedia
而黑曜石特殊的玻璃光泽，也给它们增加了几分神秘感。虽然它们早早被金属材料赶出了生产和战争一线，但黑曜石在古代埃及、两河和印度等文明当中，继续被人们视为能够辟邪、驱魔的神奇石头，制成宗教器物或是珠宝饰品。
古埃及中王国时期的黑曜石雕像
图源：erenow. org
以黑曜石玻璃为主的岩石，在地质学上称为“黑曜岩”，属于玻璃质流纹岩的一类。流纹岩是由二氧化硅含量超过66%、黏性较强的酸性岩浆形成的，在冷却过程中更容易形成火山玻璃。 
/ 石头怎么变玻璃？/
最晚在公元前2000年左右，人类就掌握了制造玻璃的法子。用来制作窗户、器皿和工艺品的普通玻璃，一般是由石英、长石、石灰等几种天然矿物，以及一些添加剂烧制而成的。
玻璃器皿是一圈圈缠上后再冷却成形的，因此在灼热状态下看着像“棒棒糖”。图源：popsci
生产时，先对配好的原料进行高温加热的“熔制”，使它们在高温下混合成为均匀、无气泡的玻璃液。之后对玻璃液冷却降温，并经过吹、压、拉、轧等工艺，使玻璃液凝固成所需要的形状，也就是玻璃制品的“成形”。再经过退火、抛磨等工序，就是我们见到的各种玻璃制品啦。
玄武岩玻璃：
火山八宝粥，混煮小晶体
在岩浆岩的主要类型——玄武岩中，也有玻璃的身影。与二氧化硅含量较高的流纹岩不同，形成玄武岩的岩浆中二氧化硅含量不到53%，黏性也没那么强，因此形成的玻璃更少、更小。流纹岩中能形成直径超过1米的黑曜石玻璃，而玄武岩玻璃一般都是以小颗粒形式存在，甚至肉眼都看不见。
玄武岩玻璃
图源：Wikipedia
别看玄武岩玻璃的个头小，玄武岩中的矿物晶体颗粒通常更小，因此总是被玻璃包裹在里面。用光学显微镜观察玄武岩的话，往往会看到一种“玻基斑状结构”，就像一锅凝结的微型八宝粥：岩石样本中，玄武岩玻璃是基础物质，如同粥里的米糊；长石、辉石、橄榄石等矿物晶体的颗粒混杂其间，好似粥里的红豆、花生。
玻璃陨石：
来自宇宙的玻璃？
除了来自地球内部岩浆，天然玻璃还可能来自太空，那就是罕见的“玻璃陨石”。这种玻璃通常直径只有几厘米，成分、结构和火山玻璃很相似，却几乎不含水，表面还有许多熔蚀的凹坑。在世界范围内，玻璃陨石只在美国南部、欧洲中部、非洲西海岸，以及从中国南部、东南亚到澳大利亚的几处地带被发现过，颇为罕见。
哑铃型和水滴型的玻璃陨石
图源：Wikipedia
实际上，对于玻璃陨石的“天外来客”身份，科学家们一直没能确定。有人认为它们来自月球，而更多的科学家认为，它们是陨石撞击地球时，地表的岩石、沙土在强力冲击下先被熔融、再迅速冷却固结而成的。因此顶着“陨石”之名的玻璃陨石，可能只是地球物质化身的“假洋鬼子”……
撰文 | 杨帅斌
绘图 | 苏义
部分图片 | 图虫创意
微信编辑 | 未末
本文原载于《博物》杂志2016年11月刊
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关键词
岩石
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玄武岩
晶体
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