dr Włodzimierz Łapot
Laboratorium Gemmologiczne
Uniwersytet Śląski
Fig.
Szkło jest twardym, kruchym i zwykle przezroczystym materiałem powstającym
wskutek stopienia, a następnie dość szybkiego schłodzenia wytworzonego stopu,
bez jego krystalizacji.
Podstawowym surowcem do produkcji szkła jest piasek
kwarcowy. Szkło wytwarzane jest już od tysięcy lat.
Jednak pierwszym szkłem, z którym zetknął się człowiek,
było z pewnością szkło naturalne. Najpewniej był to
obsydian, czyli najbardziej rozpowszechniona postać
szkła wulkanicznego powstająca wskutek szybkiego schłodzenia
lawy bogatej w krzemionkę (SiO2 > 75%), będącej naturalnym
stopem emitowanym przez niektóre wulkany (fig. 1).
Szkło wpisane w cywilizację
Obsydian, dający twarde i ostre krawędzie, był dawniej chętnie
stosowany do wyrobu narzędzi, broni oraz rzeźb, ozdób, talizmanów
i amuletów. Pierwsze narzędzia obsydianowe produkowane
były już w dolnym paleolicie, czyli w istocie u zarania ludzkości.
Dużo mniej rozpowszechnione, a przez to i mniej znane są pozostałe
szkła naturalne. Są nimi: fulguryty zwane też piorunkami,
tektyty sensu stricto (np. mołdawity, czyli wełtawity) oraz tektyty
sensu lato, czyli impaktyty szkliste, na przykład szkło libijskie
z Sahary czy szkło Darwina z Australii.
Kruche fulguryty
Fulguryty są tworami o kształcie nieregularnych rurek, sopli lub
gałązek (fig. 2). Powstają przez zeszklenie piasku działaniem skrajnie
wysokiej temperatury atmosferycznych wyładowań elektrycznych, pospolicie zwanych piorunami, sięgającej nawet 3000 0C. Jest to
aż nadto dużo by skutecznie stopić kwarc. W momencie powstania
mają do kilku metrów długości i kilkunastu centymetrów średnicy.
Ale są dość kruche. Podczas próby wydobycia przeważnie łamią się
na mniejsze fragmenty, zwykle kilkunastocentymetrowe. Ich zasadniczym
tworzywem jest lechatelieryt, czyli bezpostaciowa krzemionka
naturalnego szkliwa krzemionkowego. Od tektytów różni je
rurkowata postać i wielokrotnie większa zawartość wody.
Tektyty – ciała szkliste
Tektyty są natomiast drobnymi szklistymi ciałami uformowanymi
podczas kolizji meteorytów z kontynentalną powierzchnią globu
ziemskiego. Powstawały przez aeryczne krzepnięcie stopu wyrzuconego
fontannowymi strugami daleko poza miejsce kolizji, często
na odległości sięgające nawet kilkuset kilometrów. Ukazują szerokie
spektrum kształtów i cech powierzchni. Podczas lotu w powietrzu
uzyskiwały dość regularną postać, np. dysku, kropli czy łezki,
często z charakterystycznym kolistym kołnierzem. Ich wielkość
zawiera się w przedziale od około 1 mm
do kilkunastu centymetrów.
Struktura tektytu i jego skład chemiczny mogą przypominać
obsydian lub fulguryt. Jednak od obsydianu różni je wyższa zawartość
krzemionki, a mniejsza glinki oraz niska zawartość wody.
Ponadto w ich składzie bywają obecne minerały szokowe, np.
coesyt (wysokociśnieniowy polimorf krzemionki) i baddeleyit
(jednoskośny tlenek cyrkonu). Są one wskaźnikiem krótkotrwałego
działania skrajnie wysokich ciśnień (szoku). Tektyty formują zwykle
tzw. „pola spadków”, czyli obszary występowania form o bardzo
podobnym składzie chemicznym i podobnych cechach fizycznych
(wyglądzie). Nie trzeba dodawać, że poszczególne pola spadków
reprezentują ten sam horyzont czasowy. Główne pola spadków
rejestrowane są w obszarze australoazjatyckim (tzw. australity,
jawanity, bilintonity, filipinity, ryzality, indochinity, tajlandyty),
afrykańskim (tzw. iworyty), europejskim (wełtawity, czyli mołdawity)
oraz północnoamerykańskim (tzw. bediazyty, georgiaity). Już
w czasach prehistorycznych używano ich jako ozdób, talizmanów
i amuletów, a czasem nawet jako prostych narzędzi, np. skrobaków
czy grotów. Współcześnie niektóre ich egzemplarze są wysoko
cenionymi kamieniami jubilerskimi, np. mołdawity (fig. 3). Sądzi
się, że do powstawania tektytów mogło dochodzić tylko przy
odpowiednio dużych kolizjach, gdy krater uderzeniowy osiągał
średnicę większą od 10 km. Na przykład mołdawity z terenu Czech
wiąże się z kolizją sprzed około 16 mln lat, mającą miejsce na
terenie dzisiejszej Bawarii, w rejonie miasta Nördlingen (południowe
Niemcy). Krater wytworzony przez tę kolizję ma ponad dwadzieścia
kilometrów średnicy. Warto dodać, że jest to miejsce,
w którym z impaktytami, czyli ze skałami zmienionymi kolizją
meteorytową zapoznawali się amerykańscy kosmonauci przed
wyprawą na Księżyc.
Impaktyty – olbrzymie szkła
Impaktyty szkliste to też ciała uformowane podczas kolizji meteorytu
z powierzchnią ziemi. Jednak, w przeciwieństwie do tektytów,
nie odbyły balistycznego lotu w atmosferze. Prawdopodobnie
są szybko skrzepłym stopem bezpośrednio w miejscu kolizji. Ich
bryłki bywają dużo większe, a kształty inne niż tektytów (porównaj
fig. 3 i fig. 4). Ich wielkość może sięgać nawet kilkunastu
kilogramów (największy dotychczas znaleziony waży 26 kg i znajduje
się w Muséum National d’Histoire Naturelle w Paryżu).
W składzie chemicznym szklistych impaktytów rejestrowane są ślady spadłego meteorytu w postaci nikłych ilości irydu, niklu
i chromu. Najbardziej atrakcyjnym przykładem tego rodzaju
szkieł naturalnych jest tzw. szkło libijskie (fig. 4, 5). Już w czasach
faraonów było ono chętnie wykorzystywane zdobniczo.
Przykładem tego może być skarabeusz wykonany ze szkła
libijskiego i umieszczony centralnie w pektorale wydobytym ze
słynnego grobowca faraona Tutankhamona (fig. 6). Wprawdzie
pierwsze nowożytne wzmianki o szkle libijskim pochodzą
z drugiej połowy XIX wieku, ale powszechne jest mniemanie,
że dla współczesności odkrycia szkła libijskiego dokonał w 1932
roku dopiero Patrick A. Clayton, geolog z The Egyptian Geological
Survey. Natrafił na nie przypadkowo wśród piasków Sahary
podczas kolejnego zwiadu geologicznego przy granicy egipsko
-libijskiej w obszarze położonym około 800 km na południowy
zachód od Kairu. Znaleziska miały postać różnej wielkości
grudek i bryłek materii szklistej przeważnie barwy białożółtawej;
zdarzały się też okazy zupełnie białe bądź ciemnozielone,
a nawet czarne. Większość z nich była przezroczysta lub przeświecająca;
trafiały się też bryłki zupełnie nieprzezroczyste.
Przeważnie nie imponowały wagą – zwykle ich masa nie przekraczała
100 g, ale zdarzały się też okazy ważące kilkanaście
kilogramów. Zarówno publikacja w londyńskim The Geographic
Journal jak i okazy szkła libijskiego wystawione w British Museum
nie wzbudziły wówczas większego zainteresowania.
Szkło z domieszką diamentu
Szkło libijskie wyróżnia się bardzo wyskoą zawartością krzemionki.
W co najmniej 97 proc. jest to krzemionka (SiO2). Pozostałe
3 proc. stanowią tlenki Al, Fe, Ti, Zr, Co, Mg. Wyróżnia je również
nikła zawartość wody i pęcherzyków powietrza. Do wytworzenia
takiego szkła potrzebna jest temperatura nie mniejsza jak
2000 ºC. Pewnego rodzaju sensacją było wykrycie w szkle libijskim
drobnych inkluzji cristobalitu i trydymitu. Prócz tego znaleziono
jeszcze w nich mikrokryształy wollastonitu i baddeley
itu.
Wszystkie powstają w wysokiej temperaturze, a niektóre z nich
także przy dużych ciśnieniach. Równocześnie w piaskowcach na
których zalegają okruchy szkła libijskiego stwierdzono obecność
coesytu i stiszowitu. Coesyt krystalizuje w temperaturze około
700 °C przy ciśnieniu 4GPa, a stiszowit w temperaturze 1200–1400
°C przy ciśnieniu 16 GPa. W piaskowcach tych natrafiono także
na mikroziarna diamentu, moissanitu i ilmenitu magnezowego.
Minerały te nie mogły by powstać bez temperatur i ciśnień
wytwarzających się podczas uderzenia dużego meteorytu
w powierzchnię ziemi, i to uderzenia o bardzo dużej energii.
Dalsze badania wykazały, że w piaskowcach są znacznie większe
ilości irydu, niklu i chromu niż jest to przeciętnie stwierdzane
w tego rodzaju skałach. Wszystko razem wskazuje na udrzenie
meteorytu jako przyczynę powstania szkła libujskiego. Obecnie
przypuszcza się, że szkło libijskie powstało podczas spadku
dużego ciała kosmicznego (asteroidy/komety?), które rozpadło
się przy wejściu w atmosferę na wiele drobniejszych fragmentów.
Uderzając z wielkim impetem w piaskowce topiły ich powierzchnię.
Tak powstałe stopy przekształciły się wskutek schłodzenia
w szkło zwane dziś libijskim
albo szkłem pustynnym.
Datowania szkła
libijskiego dają wyniki ok.
28−29 mln lat. Wiek ten
można uważać również za
datę spadku meteorytu
odpowiedzialnego za
powstanie szkła libijskiego.
Szkło jako kamień
jubilerski
Szkło libijskie znajdowane
jest na obszarze
o powierzchni około 6500
km². Szacuje się, że całkowita
masa szkła libijskiego,
mimo trwającej już kilkadziesiąt
milionów lat erozji, wynosi jeszcze ok.14 tys. ton. Sądzi
się, że pierwotnie jego masa mogła być nawet 10 tysięcy razy
większa. Jedno wszak nie ulega wątpliwości, szkło takie występuje
tylko w jednym miejscu na Ziemi, na Pustyni Libijskiej
(część Sachary). Jednocześnie jest najczystszym naturalnym
szkłem krzemowym jakie dotychczas znaleziono na Ziemi, a przez
to szkłem unikatowym. Można je uważać za swoisty klejnot
Sahary. Z udziałem szkła libijskiego wykonywane bywają niepowtarzalne,
unikatowe ozdoby. Przykładem tego może być oryginalny
wisiorek zawierający bryłki: zielonkawego mołdawitu
(tektytu z Czech), żółtawego szkła libijskiego (tektytu szklistego
z Sahary) i brunatnawego indochinitu (tektytu z Guang Dong,
Chiny), (fig. 7).
6. Skarabeusz wykonany ze szkła libijskiego umieszczony w pektorale
wydobytym z grobowca Tutankhamona. Ekspozycja Cairo Museum, Egipt
Fig. 7. Wisiorek zawierający
(od lewej): szkło libijskie (Sahara),
mołdawit (Czechy),
i tektyt Guangdong (Chiny)
