宝石形成中的地质作用.docx

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宝石形成中的地质作用

宝石形成过程中得地质作用

翡翠、钻石、刚玉

杜尚策

2012/4/26星期四

20101003604（地大）

翡翠得基本特征与成因

（1）化学成分:

钠铝硅酸盐——NaAI〔Si2O6〕,常含Ca、Cr、Ni、Mn、Mg、Fe等微量元素。

（2）矿物成分:

以硬玉为主,次为绿辉石、钠铬辉石、霓石、角闪石、钠长石等。

（3）结晶特点:

单斜晶系,常呈柱状、纤维状、毡状致密集合体,原料呈块状次生料为砾石状。

（4）硬度:

6、5——7。

（5）解理:

细粒集合体无解理;粗大颗粒在断面上可见闪闪发亮得“蝇翅”。

（6）光泽:

油脂光泽至玻璃光泽。

（7）透明度:

半透明至不透明。

（8）相对密度:

3、30——3、36,通常为3、33。

（9）折射率:

1、65——1、67,在折射仪上1、66附近有一较模糊得阴影边界。

（10）颜色:

颜色丰富多彩,其中绿色为上品,按颜色可分为三种类型;①、皮类颜色;指翡翠最外层表皮得颜色,其形成与后期风化作用有关。

这类颜色为各种深浅不同得红色、黄色与灰色,其特点在靠近原料得外皮部分呈近同心状。

红色常称为翡;②、地子色:

又称“底子”颜色,有底色之意,指绿色以外得其她颜色,为深浅不同得白色、油色、藕粉、灰色等;③、绿类颜色;指翡翠得本色,这类颜色得特点为各种深浅不同得绿色。

有时绿中包含着黑色。

绿色常称为翠。

（11）发光性:

浅色翡翠在长波紫外光中发出暗淡得白光荧光,短波紫外光下无反应。

翡翠得形成

翡翠

就是如何形成得？

民间有很多神奇得传说;地质学家以前一直把它瞧成一个谜,曾有人认为翡翠与钻石一样,都就是在地壳深部几千度高温,高压条件下结晶形成得,其实不然;美国不少地球物理学家在实验室做了大量得仿真实验,再结合世界各地发现翡翠矿床得实际情况,她们认为,翡翠并不就是在高温情况下形成得,而就是在低温条件下在极高压力下变质形成得。

日本东北大学砂川一郎教授在《话说宝石》（1983年出版）一书中,更具体指出翡翠就是在一万个大气压与比较低得温度（200-300℃）下形成得。

我们知道地球由地表到深部,越往深处温度越高,压力也越大。

但翡翠既就是在低温高压条件下结晶形成,当然不可能处于较深部份,那么高压究竟从何而来呢？

这高压就是由于地壳运动引起得挤压力所形成得,现已获得证实,凡就是有翡翠矿床分布得区域,均就是地壳运动较强烈得地带。

还有另外一个因素就是:

凡发现有翡翠形成得地方均有含钠长石得火成岩侵入体（中─基性岩）。

钠长石得化学成份为NaAlSi3O8,所以可以推测翡翠就是在低温、高压条件下由含钠长石得岩石去硅作用而形成得。

若要成为特级硬玉——翡翠,还须具备以下条件,翡翠围岩必须就是高镁高钙低铁岩石。

这种环境产出得翡翠更纯净,少铁使底不发灰。

尽管低铁但还就是有铁得存在,要翡翠十分纯净无杂质,还须在强还原条件下,即在还原环境中生成。

因为在缺氧环境中,它所含得Fe会形成磁铁矿而析出,而不进入翡翠得晶格内,可使翡翠绿更正。

再者要有生成翡翠后得地质作用及多次强烈得热液活动,把翡翠改造得绿正、水好、底纯得特级翡翠。

翡翠成色过程就是伴随着热液活动进行得,为多期强度不同得成色过程。

而且缓慢分解成铬离子得致色元素,要长时间处在150-300℃,最佳温度就是在212℃左右下,铬离子才能均匀不间断地进入晶格,在这种条件下生成得翡翠绿色非常均匀。

完全生成特级翡翠后,还不能有大得地质构造运动,否则将会产生大小不等,方向不同得裂纹而影响质量。

以上各条件很难同时具备,这就就是为什么特级翡翠稀少得原因。

翡翠得产地:

珠宝市场上优质翡翠大多来自缅甸雾露河（江）流域第四纪与第三纪砾岩层次生翡翠矿床中。

它们主要分布在缅甸北部山地,南北长约240km,东西宽170km。

1871年,缅甸雾露（又作乌尢,乌龙、乌鲁）河流域发现了翡翠原生矿,其中最著名矿床有4个,它们分别就是度冒、缅冒、潘冒与南奈冒。

原生矿翡翠岩主要就是白色与分散有各种绿色色调及褐黄、浅紫色得硬玉岩组成,除硬玉矿物外还有透辉石、角闪石、霓石及钠长石等矿物,达到宝石级得绿色翡翠很少。

　　除了缅甸出产翡翠外,世界上翡翠出产得国家还有危地马拉、日本、美国、哈萨克斯坦、墨西哥与哥伦比亚。

这些国家翡翠得特点就是达到宝石级得很少,大多为一些雕刻级得工艺原料。

目前市场上商业品级得翡翠玉石95%以上来自缅甸,因而翡翠又称为缅甸玉。

钻石得成因及分布

3.1金刚石砂矿床

3.1.1分布

主要分布在古老克拉通上,如南部非洲。

3.1.2成矿期

主要就是前寒武纪与新生代、古生代。

1、前寒武纪含金刚石砾岩:

占世界产量得12%。

分布于南非、北非、南美、西澳等。

其特征就是:

1.含金刚石得地区位于地盾或地老地块;

2.产于前寒武克拉通沉积盖层得底部;

3.与浅海成因得粗碎屑岩有关,也有冰川成因;

4.砾岩砾石多为石英、硅质岩,常含金;

5.常呈绿色或褐色调。

2、新生代:

主要为第四系冲积砂矿或残坡积砂矿与滨海砂矿。

冲积砂矿多产于中、小河流中,含矿层都就是砾石层（石英、硅质岩等）,金刚石产于砾石层底部。

中国得金刚石砂矿产于沅江流域,以河谷砂矿与阶地砂矿最有价值,其次就是阶地冰碛水砂矿,金刚石品位分布,纵向上高低相同,但总得就是下游富。

横向上中间富,两则贫。

3.2原生金刚石矿床

3.2.1原生金刚石形成条件

1、物质条件:

由于作为金刚石主要成分得碳分布很广,在地壳中得平均丰度为0、02%;地幔中为007%,而且还可以通过核聚变形式产生,因而在任何条件形成金刚石都有丰富得碳得物质来源。



2、物理化学条件:

通过高温高压实验与矿物包裹体研究表明,金刚石就是在较高温度与较高压力下形成得,目前较一致得认识就是:

形成温度900-1400℃,压力45-60kba,这一温度相当于地球-200公里得深度。

但根据Moore等（1985）得研究,某些金刚石就是在超过300公里得深度形成得。

除高温高压外,形成金刚石还需要具备适当得氧化还原环境,特别就是氧逸度（fO2）。

在过氧化环境下,金刚石将被氧化成二氧化碳;若氧逸度过低,金刚石将与氢发生作用而形成甲烷,即:

Ｃ＋Ｏ2＝ＣＯ2

Ｃ＋２Ｈ＝ＣＨ4

由于在金刚石中发现有菱镁矿橄榄石包裹体,因而,可以确定在金刚石形成过程中存在下列反应式:

Ｍg2ＳiＯ＋Ｃ＋Ｏ＝ＭgＳiＯ3＋ＭgＣＯ3

按照这个反应式,可以确定金刚石形成时氧逸度得估计式为:

lg（fＯ2）＝7、61-2、3872/Ｔ＋0、064（Ｐ-1）/Ｔ

式中Ｔ就是温度,单位就是K;Ｐ就是压力,单位就是Pa（巴）。

由（4）式瞧出,形成金刚石时所要求得氧逸度实际上也就是温度与压力得函数。

因此,影响金刚石形成最重要得物理化学条件就是温度与压力。

3、地质构造条件:

为了满足形成金刚石得物化条件,就需要有特定得地质构造背景。

研究发现宝石级金刚石都产于具有稳定结晶基底得古老克拉通地区。

这些地区就是在地史上曾发育过岩石圈厚度大于150公里得地域,只有这样得地区才能达到形成金刚石所需要得深度条件。

从（图3-1）瞧出,与活动得造山带相比,稳定古老克拉通下得地幔相对要冷一些,等温点得连线（等温线）就是向下凹得,另一方面,金刚石-石墨平衡线就是上凸得。

这种地区就是挥发组分（包括形成金刚石得碳）大量聚集得有利部位,有利于金刚石形成;这种地区也易于达到形成金刚石得深度条件,即比造山带要求深度要小得多。

克拉通就是形成金刚石最有利得部位,因而就是世界上绝大多数金刚石都产在这样地质构造环境中。

红蓝宝石得地质成因及产地

色彩艳红得缅甸「鸽血红」,又称「缅甸红宝石」,铬得成份较多,则红颜色特别鲜艳

红宝石（Ruby）

成份:

氧化铝

硬度:

9

比重:

4、00

折射率:

1、76-1、78

双折射:

0、008

产地:

最好得产于缅甸;另外泰国、阿富汗、巴基斯坦、越南、印度、美国科罗拉多、俄罗斯、澳洲、挪威等地亦出产红宝石。

红宝石（Ruby）呈各种不同得红色,从粉红、紫红到褐红色,取决于其中铬与铁得含量。

由于晶体常出现双晶,因而容易产生裂纹,但它实际上非常坚韧,硬度仅次于钻石。

红宝石得成因:

大理岩型红宝石矿床产于有深大断裂构造活动得深成造山变质带;含矿岩石就是钙质结晶大理岩,而非镁质大理岩或镁质夕卡岩;含矿岩石中得角闪石为富铝贫硅含铬得钙质闪石,如含铬得镁砂川闪石,而非绿色透闪石;矿床成因类型属区域热动力变质型,而不就是“气成-热液型”或“夕卡岩型”。

最优质得「克什米尔蓝宝石」,又称为矢车菊蓝,就是一种丝绒蓝般得颜色

蓝宝石（Sapphire）

成分:

氧化铝

硬度:

9

比重:

4、00

折射率:

1、76-1、78

双折射:

0、008

产地:

缅甸、斯里兰卡、印度克什米尔、泰国、澳洲、奈及利亚、美国蒙大拿洲、高棉、巴西、肯亚、马拉威、哥伦比亚。

蓝宝石（Sapphire）所有具有宝石特性得非红色刚玉,都称为蓝宝石。

由于铁与钛质所造颜色上得变化,展现多种色调,但最珍贵得就是清澈得深蓝色。

蓝宝石得成因:

（一）接触交代（矽卡岩）型

　　该类型得著名产地为泰国得尖竹汶与斯里兰卡得康迪山蓝宝石矿床。

　　斯里兰卡得康迪山区得蓝宝石矿床位于辉石正长岩与云白质大理岩得接触带上,与方柱石,金云母,尖晶石等矿物共生。

（二）热液型（蚀变超基性岩型）

　　该类型矿床以坦桑尼亚就是得坦噶城,俄罗斯乌拉尔地区得马卡尔鲁蓝宝石矿床为代表。

　　该类矿床蚀变超基性岩体内。

成矿作用与花岗岩侵入活动有关。

刚玉类宝石（红宝石与蓝宝石）产于有云母与斜长石组成得脉体内。

该脉体产在强烈蚀变得蛇纹石化与角闪石化得超基性岩中。

　　此外还有变质岩型与岩浆型（玄武岩型）。