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240 km,东西宽170 km。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