綠曜石？冰翠？天然火山玻璃的特徵與科學檢驗依據。

上週貼了兩張照片，這是一個從中國內地跨海寄來鑑定的樣本，客戶說是綠曜石，請本所開證明。
就像版上朋友的反應一樣，寶石界對於「綠曜石」的看法很兩極，有很多鑑定師認為是人造玻璃，但是也有很多業者及鑑定師認為是天然玻璃。

下圖是一個送驗者號稱「綠曜石」的蛋面，市面上稱為「火山琉璃」或「冰翠」，第二張圖是內部的氣泡和流紋。
該蛋面的折射率1.51，比重測得2.52

有人說「氣泡和流動狀的紋理就是「天然」的特徵！」
有人說「折射率1.49-1.51都符合天然火山玻璃的性質」
有人說「天然火山玻璃的比重就是2.4-2.5左右」
有人說「綠曜石這麼便宜根本沒有合成的必要」

鑑定師，要鑑定給出一個答案不難，要說服不服鑑定結果的人很難。
客觀來說，必須先瞭解什麼是「火山玻璃」….

網路上的互動百科說：「火山玻璃（Volcanic glass）：指由火山噴發出來的熔岩，迅速冷卻來不及結晶而形成的一種玻璃質結構岩石。因酸性熔漿粘度大、溫度低，在迅速冷卻條件下更容易形成玻璃質，所以火山玻璃岩以酸性為主。」

因此，一般所說的「黑曜石」Obsidian，就是一種火山「岩」，起因於岩漿快速噴發至地表冷卻，所以形成玻璃質，來不及完全結晶，所以不像大部分的火成岩有結晶顆粒狀。就像下面這張圖火山噴發出來的岩漿如果快速冷卻就會形成玻璃。

該圖引自網路，請參考原網頁內容。(Stunning Photos Of Colossal Lightning In Massive Volcano Eruption)

所以「綠曜石」就是「天然的綠色火山玻璃」囉？
事實上，天然的火山玻璃的確有黑色以外的顏色。
下面這張圖是引用自網路上，上有原網址請自行連結參考。
該圖說明，天然的火山玻璃有黑、棕紅或偏灰偏黑的綠色等，但是綠色的據本人所知極罕見，也不是市面上冰透濃綠如汽水瓶的「綠曜石」。

該圖引自網路，請參考原網頁內容。

既然已有比重折射率和內含物資料，那不妨看看天然火山玻璃的顯微鏡世界長什麼樣子吧！

圖左上角和左下角是阿帕契淚黑曜石的內含物，內部許多小球微晶與針錐晶。圖右上角是墨西哥彩虹黑曜岩的內含物，針錐晶與髮錐晶滿佈。
圖右下角則是阿帕契淚黑曜石的「流紋」。從流紋型態與內含物的種類來看其實客戶送驗的「綠曜石」之內含物，貌似不太「天然」。

這張圖是不同的黑曜石(岩)顯微鏡下的內含物。
有很多人說「氣泡和流紋就是火山玻璃的特徵」，其實在火山玻璃中不容易觀察到氣泡，反而容易觀察到許多細微晶體。
由於這些晶體小到難以辨認，所以依據顯微鏡下的「型態」稱之為「球微晶」、「針錐晶」、「髮錐晶」等等。

以785奈米雷射的拉曼光譜儀檢測綠色蛋面，其雷射激發的玻璃螢光訊號比對結果與人造玻璃相符。
下面第一張圖就是資料庫裡面比對出人造玻璃的比對結果，第二張圖則是天然火山玻璃與綠色蛋面的圖譜比較，顯然螢光主峰的位置差異不小，所長認為拉曼光譜檢驗結果還是指向人造綠色玻璃。

既然說是火山玻璃，成分上也應該符合才是，EDXRF分析結果看來，這枚「綠曜石蛋面」二氧化矽含量與天然火山玻璃差異不大，但是成分上貧鋁、富鈣且鉛含量異常高。

下面這張表格是綠色蛋面和天然火山玻璃的成分分析結果比較，天然火山玻璃是採10個天然火山玻璃樣本，分析結果取最大值和最小值。
綠色蛋面的鈣含量、鋁含量及鉛含量都有異常，鈣太高、鋁太低，鉛太高，根據此結果幾乎可以確定這個樣本是「人造綠色玻璃」。
註：人造玻璃為了減少成本必須降低熔點，一般不會多加氧化鋁，但是鈉鈣鉀含量會高，鉛的存在是可提高折射率和比重。

到底天然火山玻璃為什麼應該符合高鋁、低鈣、不含鉛呢？因為火山玻璃到底還是岩漿來不及結晶就冷卻的產物，岩漿中有什麼成分，火山玻璃就該有什麼成分。
酸性火成岩的成分以石英、白雲母、鉀長石等礦物為主，即使沒有結晶，成分分析結果還是會一致。

下圖這張就是包溫氏反應序列，用來說明岩漿不同時期結晶析出的礦物種類，黑曜岩是酸性火山岩，所以成分上會以晚期的石英、雲母和鉀長石為主，除了石英以外，兩個主要礦物成分都富含鋁。
而鈣含量最高的鈣長石在岩漿結晶初期就結晶沈澱，幾乎很少噴發至地表，因此少鈣。
鉛基本不存在岩漿的主要造岩礦物中。

經過高階儀器的檢驗幾乎確定是人造玻璃，那到底折射率1.51、比重2.52能不能作為天然火山玻璃的判斷依據呢？下面這張圖是所有人工與天然的玻璃種類，比重與折射率對照表，班尼斯特圖表(改自GEMS, Their Sources, Descriptions and Idnetification, Robert Webster)。