宝石矿床
一、钻石矿床
(一)概述
1、金刚石的基本特征
(1)化学组分:碳,此外,还经常含硅、铝、钙、镁、锰、钛、铬、氮和硼等杂质元素。除氮和硼外,其它杂质元素多以包裹体的形式存在,如磁铁矿、镁铝榴石、铬透辉石、绿泥石、黑云母、橄榄石以及石黑等。过多的包裹体可使金刚石透明度降低,颜色发黑而降低甚至失去其宝石学价值。宝石级金刚石含杂质很少,研究证明主要杂质元素是氮和硼,并因此可划分出不同的类型。含氮者称I型,其中若氮聚集成片晶,为Ia型;若氮成分散状,则为Ib型;不氮者为II型。其中含硼者为IIb型,不含硼者为IIa型。
(2)晶系和结晶习性:金刚石晶体为立方晶系。其结晶习性最常见是八面体,此处还有立方体,菱形十二面体以及变立方体等。也有呈磨成圆的或呈扁平的,双晶常见。
(3)物理性质:质纯的金刚石为无色透明,但由于杂质元素的混合使金刚石呈不同的颜色,宝石级金刚石中含铬者呈天蓝色,含氮者呈黄色,含硼者为绿色,其它还有乳白色,浅绿色,玫瑰色,红色,紫色等。金刚石具金刚光泽,完全的八面体解理,贝壳状断口。硬度10,是自然界硬的材料。比重约3.52。折射率约2.42。色散高(0.044)。导热率高(0.35卡/厘.秒.度)。热彭胀系数小。熔点约为4000度,在空气中燃烧温度为850-1000度,燃烧后变成二氧化碳。在绝氧条件下,金刚石加热到2000-3000度缓慢变成石黑。金刚石具发光性。日光下曝晒后或在辐射线照射下都会发荧光和磷光。以上特征是使金刚石成为最名贵宝石的主要原因,也是评价和鉴定金刚石的主要依据。

2、发展历史
钻石矿床的发现已有相当长的历史,2000多年前在印度克里希钠河、彭纳河及其支流砾石层中就发现了金刚石矿床。至今已有27个国家发现金刚石矿床,但产钻石矿床的国家主要是澳大利亚、扎伊尔、博茨瓦纳、俄罗斯和南非。
据美国矿业局(1979)估计,全世界金刚石矿产潜在储量为8.6亿克拉,已产出量为1.5亿克拉(其40%在南非,并主要用作宝石)。
1905年以前,几乎所有的金刚石矿都来自砂矿,1979年以前,认为原生金刚石矿仅金伯利岩型一个类型;1979年在西澳大利亚发现了钾镁煌斑岩型金刚石矿床。金伯利岩体包括岩筒、岩体,目前全世界共发现5000多个岩体,其中岩筒1000多个,岩筒中含金刚石的仅50%,而具经济意义的仅占5-10%。
1905年在南非发现世界上最大的金伯利岩筒-普列米尔岩筒,并发现世界最大的钻石-库利南,该钻石重3106克拉。目前世界上400克拉以上的钻石共有50颗左右,绝大部分产在南非,其余是产在巴西、印度和赛拉利昂。
我国3000年前就发现了钻石,100克拉以上的钻石到目前仅发现4颗,即1936年发现的金鸡钻石(281克拉);1977年12月在临沐常林发现的“常林钻石”(158.785克拉);1981年8月在临沐常林(距上述常林钻石4公里处)发现的陈埠1号钻石(124.27克拉);1983年11月在蒙阴发现的蒙山1号钻石(119.09克拉)。总的来说,我国金刚石资源相对较少,探明储量仅占世界第六位。但勘探时间较短,1950年在沅江流域首先发现金刚石,60年代在黔东、蒙阴发现原生金刚石,70年代在辽宁瓦房店发现原生金刚石矿,1991年后年产值均在1200美元以上。总的来讲,远景尚未完全搞清。
(二)金刚石砂矿床
1、分布
主要分布在古老克拉通上,如南部非洲。
2、成矿期
主要是前寒武纪和新生代、古生代。
(1)前寒武纪含金刚石砾岩:占世界产量的12%。分布于南非、北非、南美、西澳等。其特征是:①含金刚石的地区位于地盾或地老地块;②产于前寒武克拉通沉积盖层的底部;③与浅海成因的粗碎屑岩有关,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和滨海砂矿。冲积砂矿多产于中、小河流中,含矿层都是砾石层(石英、硅质岩等),金刚石产于砾石层底部。
中国的金刚石砂矿产于沅江流域,以河谷砂矿和阶地砂矿最有价值,其次是阶地冰碛水砂矿,金刚石品位分布,纵向上高低相同,但总的是下游富。横向上中间富,两则贫。
(三)原生金刚石矿床
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的碳分布很广,在地壳中的平均丰度为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的碳的物质来源。
(2)物理化学条件:通过高温高压实验和矿物包裹体研究表明,金刚石是在较高温度和较高压力下形成的,目前较一致的认识是:形成温度900-1400℃,压力45-60kba,这一温度相当于地球-200公里的深度。但根据Moore等(1985)的研究,某些金刚石是在超过300公里的深度形成的。除高温高压外,形成金刚石还需要具备适当的氧化还原环境,特别是氧逸度(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的估计式为:
lg(fO2)=7.61-2.3872/T+0.064(P-1)/T
式中T是温度,单位是K;P是压力,单位是Pa(巴)。
由(4)式看出,形成金刚石时所要求的氧逸度实际上也是温度和压力的函数。因此,影响金刚石形成最重要的物理化学条件是温度和压力。
(3) 地质构造条件:为了满足形成金刚石的物化条件,就需要有特定的地质构造背景。研究发现宝石级金刚石都产于具有稳定结晶基底的古老克拉通地区。这些地区是在地史上曾发育过岩石圈厚度大于150公里的地域,只有这样的地区才能达到形成金刚石所需要的深度条件。从(图3-1)看出,与活动的造山带相比,稳定古老克拉通下的地幔相对要冷一些,等温点的连线(等温线)是向下凹的,另一方面,金刚石-石墨平衡线是上凸的。这种地区是挥发组分(包括形成金刚石的碳)大量聚集的有利部位,有利于金刚石形成;这种地区也易于达到形成金刚石的深度条件,即比造山带要求深度要小得多。克拉通是形成金刚石最有利的部位,因而是世界上绝大多数金刚石都产在这样地质构造环境中。
3、宝石级金刚石的成因 金刚石成因目前争论较大。除传统地幔岩浆成因说外,又先后提出了陨石冲击说,动力变质成因说,油储隐爆成因说,大洋板块俯冲成因说等。其中油储稳爆说和大洋板块俯冲成因说都有待进一步证实,陨石冲击成因金刚石目前仅见于俄罗斯西北利亚,其特征和远景也有待进一步研究,动力变质成因金刚石虽然在西澳大利亚、乌克兰和哈萨克斯坦等都有发现,但其粒度很少,尚末发现达到宝石级者。因此,至今为止,宝石级金刚石主要来源于地幔成因的金伯利岩型矿床和钾镁煌斑岩型矿床。
涉及金伯利岩型和钾镁煌斑岩型金刚石成因的问题之一是金刚石与其主岩(金伯利岩和钾镁煌斑岩)的关系问题,存在两种可能性:第一,金刚石在金伯利岩或钾镁煌斑岩主岩内结晶,两者存在成因关系;第二,金刚石在金伯利岩或钾镁煌斑岩主岩侵入以前已形成,金刚石只是主岩中的外源包体或捕虏体,两者没有成因联系。同位素年龄的研究使这个问题取得的进展(如表1)。
表1 金刚石的年龄和所产围岩年龄的比较
矿区
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金刚石年龄(Ma)
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围岩年龄(Ma)
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矿区
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金刚石年龄(Ma)
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围岩年龄年龄(Ma)
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南非金伯利
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大于3300
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110
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南非芬什
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大于3300
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110
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博茨瓦纳奥拉帕
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990
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100
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中国瓦房店
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3265
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465
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资料来源于M.B.Kirkley(1994)和向辑熙(1996)
表1说明,金刚石很古老,比携带它们至地表的金伯利岩和钾镁煌斑岩形成时代早得多;金刚石在被携带到地表以前,通常在地球深部存贮了很长时间,金刚石的成因与金伯利岩和钾镁煌斑岩没有联系。
早已形成的金刚石在地幔中如何保持稳定?又如何被稳定地带出?是金刚石成因中另两个必须考虑的问题。地质学研究表明,克拉通是从较小的和分散的陆核开始,然后逐步发展增生的,总的趋势是从活动到稳定(朱夏,1986)。因此,克拉通将随地质构造演化的进行将变得越来越稳定,因而其下地幔中金刚石的稳定较易保持。但在金刚石随岩浆从地幔向地表迁移的过程中,温度和压力将会发生突变。从金刚石-石墨的形成相图(图2)可知,这种突变会使金刚石发生相变而使之全部或部分转变成石墨。因此金刚石的迁移机制是金刚石能否保存下来的关键(廖宗廷等,1996)。一种途径是要求岩浆从地幔到地表的整个过程在瞬时间内完成,即要求上升速度极快,其速度要在70公里/小时以上。但从地质构造分析,要造成这种条件是比较困难的。基于许多金刚石矿床的形成,不但是产于稳定克拉通内,而且是在克拉通有较厚的沉积盖层并其下隐伏规模较大深断裂的部位。世界许多金刚石矿床以及我国辽宁瓦房店金刚石矿就产于这样的背景之下。因此,克拉通有较厚沉积盖层下隐伏深断裂的条件可以形成金刚石新的带出机制,即由于深断裂深达地幔,构成岩浆上升的通道,含金刚石的岩浆就沿着这种断裂发生底辟;上覆的沉积盖层造成的封闭条件使岩浆在上升过程中的温度和压力保持不变而使金刚石捕虏晶继续保持稳定。底辟的高温高压岩浆若受如断裂走滑等形式构造作用的影响,就可爆发形成漏斗状或蘑茹状含金刚石岩筒,从而形成含宝石级金刚石的金刚石原生矿床。
刚玉类宝石矿床
(一)基本特征
1、一般特征
刚玉类宝石是指以矿物刚玉(Corundum)为原料的宝石。由于其形成条件不同,刚玉中可含有不同的微量无素(致色元素),因而呈不同的颜色,其中呈红色者为红宝石;呈其它所有的颜色皆称蓝宝石。宝石级的红宝石和兰宝石是很稀少的,因而,无论在古代或是在现代,红宝石和兰宝石都是非常贵重的。古代曾有人用“宝石之王”和“宝石之冠”来称呼红宝石,并被人们看作是吉祥如意的象征;蓝宝石则被看作是忠诚和坚贞的象征。它们还与钻石、珍珠一起成为英帝国国王、俄国沙皇皇冠上和礼服上不可缺少的饰物。很多都被珍藏、陈列在世界各地的博物馆里。我国清朝时代,亲王、一品官、三品官等头上的帽子也要用红、兰宝石作为顶戴标志。在现代,红宝石和蓝色蓝宝石与钻石、祖母绿和金绿宝石一道被称为世界五大著名宝石。
2、化学成分、结晶学特征和物理性质
化学成分:Al2O3,即氧化铝。当不含杂质元素时。刚玉为无色。当含Cr等其它杂质元素时则呈现各种不同的颜色。
结晶学特征:三方晶系,结晶习性为完善的晶体常为六边形筒状或柱状,有时呈板状,具双晶;表面特征为在锥和柱面上常有横的条纹。这种特征加上三角生长标志提供了良好的识别特征。解理差,但由于叶片状双晶的原因,发育有平行底面和菱面的裂开。断口为贝壳状。
物理性质:硬度9,韧度极好,比重3.9-4.1,折射率:1.76-1.78,折射率0.008,一轴晶,负光性,色散低(0.018),玻璃光泽至亚金刚光泽,透明-不透明,颜色变化大,并决宝品种,即红色者为红宝石,其它颜色者为蓝宝石,最重要的是星光效应,极少见猫眼效应,也有似变石的变色效应,多色性:中等到强,并取决于品种。
(二)红宝石矿床
1、产在大理岩中的红宝石矿床
(1)产地:缅甸抹谷、阿富汗、帕米尔、巴基斯担北部等。
(2)产出环境:产于印度次大陆的阿尔卑斯-喜马拉雅带内。红宝石无例外产在太古代和元古代地块的隆起上,隆起由深变质岩组成。
(3)矿床成因:由区域变质作用形成的。
2、赋存在含钙长石和蛭石的奥长伟晶岩中的红(蓝)宝石矿床
(1)产地:坦桑尼亚的翁巴塔尔矿床。
(2)成因:伟晶岩矿床。
3、产在强变质层状斜长岩杂岩体中的红宝石矿床
(1)产地:澳大利亚哈茨山。
(2)成因:深部形成红宝石斑晶-斜长岩带出-岩体侵入使其变质-红宝石斑晶再结晶生长。
4、产在玄武岩中的红宝石矿床
(1)产地:泰国洛波、博赖及柬埔寨、越南等。
(2)成因:火山玄武岩矿床。
5、产地片麻岩、变粒岩和云母片岩中的红宝石矿床
(1)产地:新疆阿克陶县、美国和锡兰等。
(2)成因:变质作用
(三)蓝宝石矿床
1、产地玄武岩(特别是碱性玄武岩中)的蓝宝石矿床
(1)产地:山东省昌乐、澳大利亚新南威尔士州、东南亚等。
(2)成因:与玄武岩浆作用有关。过去有两种说法,一是蓝宝石很早以前就形成于上
地幔,后被玄武岩浆捕获;另一种观点认为是玄武岩早期岩浆结晶的产物。新的观点认为,蓝宝石是由于橄榄玄武岩浆中的橄榄岩与地壳中的氧化硅发生反应形成的。如:
2MgO.SiO2+Al2O3.SiO2-2(MgO.SiO2)+Al2O3
2、产在花岗伟晶岩同白云质岩石接触带及内接触带的蓝宝石矿床
(1)产地:典型的是克什米尔。
(2)成因:一般认为是气成热液与伟晶岩发生反应交代长石的结果。与此同时形成双
交代带——阳起石-透闪石带。
3、产在正长石与大理岩内接触带的蓝宝石矿床
(1)产地:典型的是斯里兰卡。
(2)成因:被认为是正长石岩浆脱硅化的产物。
4、产在碱性-基性煌斑岩中的蓝宝石矿床
(1)产地:唯一的实例是美国蒙大拿州。
(2)成因:有两种观点:其一是岩浆熔融体与所捕获的氧化铝围岩反应生成;其二是蓝宝石直接从岩浆熔融体中结晶。
5、产在超基性岩交代岩—云母岩中的蓝宝石矿床
(1)产地:美国、南非、坦桑尼亚和印度。
(2)成因:变质交代成因。
绿柱石类矿床
(一)一般特征
绿柱石(Beryl)类宝石是指以矿物绿柱石为原料的一类宝石的总称。由于绿柱石形成条件不同,使其中所含的致色离子不同而呈现出不同的颜色,因而在宝石学中的名称也就不同,即可根据颜色分出不同亚类的宝石。不同亚类宝石间的价格相差也较大,特征也明显不同。常见有以下几个亚类:
1、绿柱石含致色离子铬者,其颜色为翠绿色,这就是十分珍贵的祖母绿(Emerald),它被誉为绿色之王而深受人们喜爱。自古以来,祖母绿和钻石、红宝石、蓝宝石、金绿宝石一起被当成是世界五大珍贵宝石。在国际市场上,优质祖母绿的价格比钻石还贵。
2、绿柱石含致色离子铁者呈天蓝色或海水蓝色,这就是海蓝宝石(Aquamarine),它是近期崛起的、受欧美人喜爱的宝石品种。
3、绿柱石含致色离子铯、锂和锰者,其颜色呈玫瑰红色,称铯绿柱石(Morganite),其英文名称来源于美国宝石爱好者(J.P.Morgan)的名字。
4、绿柱石含铁并呈金黄色、淡柠檬黄色者称金色绿柱石(Heliiedor),其英文名称不源于希腊语的“太阳”。
5、绿柱石含钛和铁者,呈暗褐色,称暗褐色绿柱石(Dark Brown Beryl)。
(二)祖母绿矿床
1、哥伦比亚的祖母绿矿床
矿床主要产于含沥青的黑色页岩中。其成因有以下几种认识:
(1)远程低温热液矿床。
(2)变质矿床
(3)卤水矿床
(4)沉积作用产生的矿床。
解决问题的关键是铍的来源。
2、津巴布韦的祖母绿矿床
矿床产物津巴布韦地盾的太古代结晶岩石中。周围有花岗伟晶岩分布,矿床可能为变质矿床,也可能是接触交代矿床。
3、俄罗斯乌拉尔祖母绿矿床
俄罗斯乌拉尔祖母绿矿床主要产于角闪岩、角闪片岩、斜长片麻岩等中。
其成因有两种看法:
(1)祖母绿的形成是由于富含水蒸气、氟和其他挥发份的伟晶岩熔融体同超基性岩发生反应的结果。
(2)伟晶岩矿床。
4、印度拉贾邦的祖母绿矿
该地的祖母绿矿床常不均匀地分布在伟晶岩与超基性岩接触带中的黑云母片岩中。
其成因一般认为与花岗伟晶岩侵入到受变质的超基性岩中并发生交代作用相关。
(三)海蓝宝石矿床
1、产地:世界优质海蓝宝石主要来自于巴西(占全世界70%),其次有中国、美国、加拿大、马达加斯加等。
2、成因:主要是伟晶岩矿床。
(四)其他绿柱石矿床
在世界较多地方有产出,其成因主要是伟晶岩矿床。
四、猫眼石和变石矿床

(一)一般特征
金绿宝石英文名称Chrysoberyl。这个词来源于两个意思,分别为金黄色(chryso)和绿柱石(beryl),是希腊语词汇。它们高度概括了金绿宝石的颜色特征。一般情况下,金绿宝石呈浅茶水一样明亮的褐黄色和绿黄色,具猫眼效应和变色效应的金绿宝石属高档宝石品种。
猫眼石(Cat's eye)金绿宝石中含有定向密集排列的绢丝状管状包体。经切磨成弧面型宝石后能呈现明显的猫眼效应,这种金绿宝石就称为猫眼石。
变石亦称亚力山大石(Alexandrite),它具有在阳光下呈绿色,烛光和白炽灯下呈红色的变色效应。诗人称它是“白昼里的祖母绿,黑夜里的红宝石”。据人们传说,变石是在1830年俄国沙皇亚力山大二世生日那天发现的,故将其命名为亚力山大石,又因为变石出现的红、绿色,是俄国国家皇家卫队的代表色,因此,变石在当时的俄国倍受人们宠爱。
化学成分:BeAl2O4,即铍铝氧化物,斜方晶系,扁平状或板状晶体,垂直的(轴面的)面上常有条纹。许多双晶显六边形结晶习性,可通过假六边形晶面上的凹角辨认出来,这些假六边形双晶常称之为三连晶,差到中等的柱状解理,硬度8.5,比重4.72,折射率1.74-1.75,双折射率0.009,二轴晶,正光性,玻璃光泽,色散低(0.014),多色性中等,但在优质变石中明显。
(二)变石(亚历山大石 Alexandrite)和猫眼石矿床的典型产地
1、巴西米纳斯吉拉斯
是世界上主要的变石和猫眼石产地,储量大、种类丰,且原生矿和次生矿均具有工业价值。只有斯里兰卡、马达加斯加和缅甸可与之比拟。
2、印度喀拉邦南部含金绿宝石矿床
3、斯里兰卡金绿宝石矿床
4、俄罗斯乌拉尔变石矿床
(三)金绿宝石的成因
世界上主的金绿宝石产在老变质岩地区的花岗岩、蚀变伟晶岩中,俄罗斯乌拉尔的变石则产在超基性的蚀变岩——云母岩中,与祖母绿共生。但真正意义上的金绿宝矿床大都产于砂矿中,如斯里兰卡的猫眼石矿床。巴西米纳斯吉拉斯的金绿宝石矿床则既产于伟晶岩中,又产于砂矿中。
五、其他宝石矿床

(一)锆 石
1、概述
人们称它是天生的假钻石,因为它的外貌和钻石很相似。尤其是无色的锆石,刻成戒面以后与钻石确实不易区分。大约在本世纪50年代以前,用锆石来冒充钻石的事是很多的。锆石还有泰国钻、斯里兰卡钻的别称。因此,购买钻石时应十分小心。
锆石可分成高型和低型两种,高型锆石呈白色和褐红色,是岩浆早期结晶的产物;低型锆石产于岩浆晚期,由于这类锆石中放射性元素含量高,导致晶格因幅射而遭到破坏,使之具非晶质的特征。低型锆石多呈绿色或暗绿色。通常说的锆石都指高型锆石。
锆石的化学性质:ZrSiO4 ,即锆的氧化物,四方晶系,晶体呈四方柱和四方双锥,偶见似八面体的双锥晶体,有时可见膝状双晶,也有磨圆或水蚀卵石。它的颜色种类很多,金刚-亚金刚光泽,色高(0.038),透明,比重4.6-4.8,折光率1.925-1.984,双折射率很高为0.059,一轴晶,正光性,这些都是高型锆石的性质,低型锆石和它则完全不一样。
2、矿床成因和产地
锆石是一种分布很广的岩浆岩副矿物,多产于花岗岩、正长岩、花岗闪长岩、霞石正长岩中,也可在碱性玄武岩中成为巨晶矿物。但宝石级锆石主要产于变质岩或玄武岩中。如同大多数宝石一样,主要有意义的矿床都产在残坡积、冲积等矿床中。
锆石的主要产地在柬埔寨、泰国、缅甸、斯里兰卡、法国、澳大利亚、美国。我们国家的锆石几乎都是同蓝宝石共生于砂矿中,如福建明溪、海南文昌、山东、苏北、东北等省有产出。
二)水晶
1、概述
水晶,古代有人称它为水精,认为它是由冰变来的,水晶实际上是结晶完美的SiO2。三方晶系,常发育成完好柱状晶体,常见呈六方柱,菱面体,三方双锥等。并见有横纹和双晶,水晶的常见晶形见图5-2。水晶有无色、紫色、黄色、褐色、灰黑色的,没有鲜红、绿及蓝色的水晶,透明,玻璃光泽,一轴晶,正光性,折光率1.544-1.553,双折射率0.009,色散低(0.013),硬度7,比重2.65,见壳状断口。
水晶的品种有:无色水晶、紫水晶、黄水晶、烟晶、荣晶及墨晶、发晶、水胆水晶、蔷薇水晶。
2、成因类型及产地
水晶矿床主要为花岗伟晶岩型和中温热液脉岩型。伟晶岩型水晶矿床常与花岗岩侵入活动有关,多出现于花岗岩体的内、外接触带。伟晶岩体多呈脉状,常有分带现象及晶洞构造。热液脉型水晶矿床主要分布于硅质岩层和碳酸盐岩石中,呈脉状体产出,脉体可呈透镜状、网脉状、单脉状。
紫晶的成因类型除与水晶的上述成因类型相同外,还见于玄武岩的气孔中。紫晶形成于较特殊的地球化学条件下,形成紫晶的热液必须是富铁、贫锆的。氧逸度高,有三价铁的存在。
巴西是水晶的主要产地。此外还有马达加斯加、日本和美国。我国内蒙、新疆、江苏、山东、河南等地均有产出,其中江苏北部的东海县是我国有名的水晶产地。
紫晶的产地国外也是以巴西为主,马达加斯加和前苏联乌拉可等地也有出产。我国的山西省繁峙县有质量很高的紫晶产出。另外山东、新疆等地也有产出。
(三)尖晶石
1、一般特征
尖晶石包括一组矿物的类质同像系列,种类很多,能做宝石原料的只有镁尖晶石,因为它的颜色鲜艳、透明度好。
尖晶石化学成分:分子式为MgAl2 O4,其中Mg2+可被少量的 Fe、Zn、Co、Mn代替,而 Al3+可被Fe3+ 和Cr3+代替。等轴晶系,晶体常呈八面体,有时有双晶,(见示意图)。
尖晶石颜色多种多样,但以红色和紫色为主,透明—不透明,玻璃光泽,具贝壳状断口,硬度7.5-8,比重3.58-4.62,折光率1.71-1.83,宝石尖晶石通常为1.718。
尖晶石的品种有:红色尖晶石、蓝色尖晶石、象变石的尖晶石、星光尖晶石、人造尖晶石等。
2、成因类型及产地
尖晶石类宝石矿床主要为接触交代型(矽卡岩系)矿床,矿体赋存于镁质矽卡岩带中,与之有关的砂矿是最重要的矿床类型。
红色尖晶石主要产于斯里兰卡,缅甸和泰国。蓝色尖晶石在斯里兰卡产出较多,在非洲的尼日利亚也有所发现。
(四)橄榄石
1、一般特征
橄榄石类宝石是古老宝石之一,古代称之为“太阳宝石”认为佩带它可以驱邪护身。橄榄石被列为八月生辰石,且有"夫妇幸福"的象征。
橄榄石类矿物是镁铁硅酸岩盐的类质同象系列产物,其分子式为(Mg,Fe)SiO4。属于宝石级橄榄石,多为镁橄榄石和贵橄榄石。镁橄榄石中Mg含量在90%以上,Fe不足10%。贵橄榄石,Mg约为70-90%,Fe为10-30%。斜方晶系,晶体呈短柱状(示意图),完好晶形者少见,多为不规则柱状,颜色为微带黄的绿色(橄榄绿色)、黄绿色、褐绿色,透明-半透明,玻璃光泽,硬度6.5-7,比重3.34,折光率1.65-1.69,双折射率0.035-0.038,有较明显的双折射现象,通过台面可见其底部边棱的重影。
2、成因类型与产地
宝石级橄榄石大多产于玄武岩中的橄榄岩(或称地幔岩)包体中。我国东部大陆地区广泛分布新生代玄武岩,橄榄岩包体即存在于碱性玄武岩中,见于火山口附近。我国河北张家口、吉林蛟河均有这一类型的橄榄石矿床,且是世界优质橄榄石产地。黑龙江、山西、新疆等地也有发现。此外,美国亚历桑纳州、夏威夷、苏联、巴西、澳大利亚、捷克、肯尼亚均有橄榄石矿。
(五)托帕石
1、一般特征
托帕石中国矿物学书上称“黄玉”,但该名称容易被误解为黄色软玉.也有人将托帕石称为黄晶。然而“黄晶”容易和黄色水晶混淆。因此用音名称“托帕石”最好。托帕石也曾被称为黄宝石,其实它的颜色不仅限于黄色,还有粉红、橙红、兰、紫等色,无色者也颇常见。托帕石被列为十一月生辰石。
化学成分:Al2 SiO4(F,OH)2,斜方晶系,晶体多为柱状(图),柱面常有纵纹。采自砂矿中的托帕石多被磨蚀为椭圆形。颜色常见者为黄色,黄褐色和无色,其他也有粉红、橙红、兰、紫等色,透明,玻璃光泽,具有平行底面的完全解理,易裂开,硬度8,比重3.53-3.56,
折光率无色、褐色及兰色黄玉为1.61-1.62,双折射率0.010,红色、橙色、黄色和粉红黄玉为1.63-1.64,双折射率为0.008。在长波紫外光照射下,黄色、浅褐色和粉红色托帕石显橙-黄色荧光。粉红色托帕石在短波紫外光照射下有明显的浅绿色荧光,蓝色和无色托帕石无荧光或呈很弱的绿黄色荧光。
2、成因类型及产地
宝石级托帕石主要产于花岗伟晶岩和气成-热液云英岩中,也产于酸性火山岩气孔中。砂矿型托帕石是很重要的成因类型。
世界上重要的托帕石产地是巴西的米纳斯吉拉斯伟晶花岗岩中。此外,斯里兰卡、前苏联的乌拉尔、中国、美国、缅甸、非洲、澳大利亚等地均有产出。中国的托帕石主要产于云南、广东、内蒙古等地。
(六)长石类宝石(Feldspar)
1、概述
长石是地壳中分布最广的硅酸盐矿物,约占地壳重量的50%以上。它是一个矿物族(群),其中又分两个亚族,即钾长石亚族和钙钠长石(斜长石)亚族。钾长石(亦称碱性长石)亚族包括正长石K(AlSi3O8),透长石K(AlSi3O8),微斜长石,(K,Na)(AlSi3O8 )三种矿物。斜长石亚族包括两个基本矿物类型即钠长石Na(AlSi3O8)和钙长石Ca(AlSi3O8)。这两者的成分又常以不同比例混合在一起,从而派生形成一系列过渡性矿物。根据钠长石分子(以Ab 表示)和钙长石分子(以An表示)相对含量的不同而派生出的一系列矿物。
主要的长石类宝石有月光石(Moonstone)、日光石(Sunstone)、天河石(Amazonite)、拉长石(Labradorite)。
2、成因类型与产地
1 月光石:冰长石主要产于低温热液岩脉中。透长石则是高温下结晶的产物,主要产于粗面岩、响岩、石英二长安岩、钾质流纹岩、中酸性凝灰岩中,多呈斑晶产出。产地主要为斯里兰卡、缅甸、印度、澳大利亚马达加斯加、坦桑尼亚、美国和巴西。
2 日光石:主要产于片麻岩中的石英脉(如挪威),伟晶岩(如印度、马达加斯加)中。优质月光石主要产自美国(新泽西州和犹他州)、加拿大和前苏联。
3 天河石:产于伟晶岩中.产地有美国、马达加斯加、津巴布韦、澳大利亚和前苏联。我国天河石以新疆阿勒泰的花岗伟晶岩型天河石矿床最著名。此外,在云南西北贡山县至泸水县间的福贡附近,发现有宝石级天河石伟晶岩矿床。
4 虹彩拉长石:主要产于辉长岩、斜长岩、辉绿岩、玄武岩及辉长伟晶岩中。优质宝石级新红拉长石产于美国俄勒冈来克县沃沦谷、得克萨斯州阿尔平一带和加里福尼亚州莫克县和尤他州米来得县、前苏联、马达加斯加等地。
(七)电气石(Tourmaline)
1、概述
电气石的名称来源于它自身所具有的热电性质。其化学成分为铝,镁,铁的复杂硼硅酸盐,三方晶系,电气石属于没有对称中心的一类晶系,其主轴(垂直轴)是极化的。极性在下列特性中表现出来,加热时,这种性质在晶体两端产生相反的电荷。晶体两发育不同是单形,电气石晶体通常终止于被称为单面的单形,或终止于锥。锥面在晶体的另一端不重复,所以它是不是双锥。晶体常呈柱状,柱可能是三方或六方的,三方柱的晶面常常起,通常显示清晰的垂直条纹。贝壳状断口,硬度7-7.5,比重3.01-3.11,折射率1.62-1.65,双折射率0.018(0.014-0.021),一轴晶负光性,玻璃光泽,色散低(0.017),颜色可呈各种颜色。电气石的颜色范围可能比别的宝石变化都大,杂色电气石也常见,其分带可能与晶体底面平行或是环绕C轴呈环带状。
2、电气石的成因类型及产地
电气石通常产在花岗伟晶岩及钠长石锂云母云英岩中,但具宝石价值的电气石多产在强烈钠长石化和锂云母化的微斜长石钠长石伟晶岩的核部。
电气石主要产地是:美国,前苏联,巴西,马达加斯加,中国和劳动保护里兰卡等。
(八)石榴石(Garnet)

1、一般特征
石榴石的英文名称是Garnet拉丁文Granatum,意思是"象种子"或"有许多种子"。也就是说石榴石的形态和颜色很象石榴中的籽,这个名字准确的刻划出了石榴石矿的外表特征。化学成分:石榴石族有六个个种,其通用分子式为L3 M2 (SiO4 )3。为些种构成两个类质同象系列,即铝榴石系列和铬钙铁榴石系列。
(1)在铝榴石系列中,L可以是Mg,Fe或Mn,而M则永远是铝,该系列有三个品种:镁铝榴石(MgAl榴石),铁铝榴石(FeAl榴石)和锰铝榴石(MnAl榴石)。
(2)在铬钙铁榴石系列中,L永远是Ca,而M可以是Cr,Al或Fe,这个系列有三个品种:钙铬榴石(CaCr榴石),钙铝榴石(CaAl榴石)和钙铁榴石(CaFe榴石)。
(3)替代现象在每个类质同象系列中最为广泛,但系列之间也可以在较小程度上发生.石榴石的成分很少与上述纯端员成分相一致,其物理性质也是变化的。
立方晶系,菱形十二面体,较不常见的有中角八面体(偏方面体),还有滚圆卵石,解理无,折射率,单折射,常见异常双折拆射,特别是在镁铝榴石-铁铝榴石系列中。
2、石榴石宝石的成因及主要产地
石榴石是自然界最常见的矿物之一,其成因类型广泛。在大多数矿床类型中都有石榴石产出。镁铝榴石主要产于岩浆型矿床中,产地主要有南非,斯里兰卡,美国和独联体等,铁铝榴石主要产于变质型矿床中,产地主要有印度,斯里兰卡,马达加斯加,坦桑尼亚,赞比亚,美国和巴西等。锰铝榴石在各类矿床中都有。产地主要有斯里兰卡、缅甸、巴西及马达加斯加等。钙铝榴石主要产于冲积型和变质型矿床中,主要产地有巴西、加拿大、肯尼亚、坦桑尼亚、巴基斯坦、南非、新西兰、美国等。钙铁榴石主要产于冲积型矿床中,主要产地是俄罗斯的乌拉尔山脉。
第四章 玉石矿床

一、硬玉(翡翠)矿床
(一)产地
1、主要产地
翡翠产于与我国云南省德宏、保山毗邻的缅甸。但据历史记载,有“翡翠产于云南用场副、永昌府”之说,这是由于当时的翡翠产地宝井,即今天的缅甸猛拱(又叫抹谷,Mogok)曾属云南永昌府孟密宣抚司管辖之故,而永昌即为今天的保山市。
当今的缅甸是世界上几乎所有的商业级翡翠的来源地,主要产地位于缅北猛拱西北部的乌尤江上游三条支流流域内,(图4-1),产区方圆约13公里。这是从3世纪初就开始开采的翡翠的冲积矿床和冰川砂矿,18世纪后发现的翡翠原生矿。
2、其它产地
除此以外,世界上的翡翠产地尚有:
(1)危地马拉:危地马拉的玉石矿发现于莫塔奎山谷靠近曼泽村的地方,但其与缅甸翡翠不同,它不是钠质玉,而是透辉石,除含有一般的钠和铝外,还含有大量的钙和镁,而且,其商业价值及储量尚有待于研究和评价。
(2)美国的加里福尼亚:1939年,加里福尼亚的桑木利脱克利尔斯普林地区发现了白色硬玉岩和深绿色不透明硬玉岩。另外在加里福尼亚的伊尔河北福克处和所罗马县也发现了小规模的硬玉矿。但上述矿均无开采价值。
(3)日本:日本的翡翠发现于新鸿府的法来村,其翡翠与钠长石和石英伴生,但多半不能雕琢,无较大的经济价值。
(二)矿床类型及成因
翡翠矿床有原生矿床和次生矿床两大类型。
1、原生翡翠矿床
(1)分布:图所示乌尤江流域的翡翠原生矿床中,质量最优者属度冒矿床。度冒矿床位于蛇纹岩化的橄榄岩体内,靠近岩体与蓝闪石片岩和钾钠长石片岩的接触带属气成热液双交代型矿床。度冒翡翠矿体呈脉状、透镜状和岩株状产出。沿走向长270米,矿体具环带状构造,由中心向外分别为:中心部位-硬玉岩带(厚2.5-3米),由白色硬玉矿物组成,产祖母绿色优质翡翠;向脉壁方向渐变为钠长石-硬玉岩带和细粒钠长石岩带,产块状、角砾状艳绿色硬钠玉(含铬大于3%),俗称“不倒翁”。钠长石带的两侧又各有一个碱性角闪岩带。
(2)成因:关于翡翠矿床的成因,尚无人作过深入系统的研究,但已有人提出过不同的认识,如热成因说(M. 拉克鲁瓦,1930),变质成因说(W.P.罗弗,1955)和热液交代说(Ⅱ.C 柯尔仁斯基,1953)等,这些认识都是在没有经过广泛深入研究的前提下得出的,因而其认识是不符合客观实际的。我们通过对缅甸翡翠矿床的研究有如下认识:
A、翡翠矿床一般分布于板块俯冲碰撞带上,而且常分布于双变质带的高压低温变质带中。
B、翡翠矿床的围岩原岩主要是一套基性-超基性岩,其次是少量含盐高的软泥。这些软泥实际上可能是封闭海湾的沉积物,由于板块俯冲,它们相互混杂形成混杂堆积 C、矿床一般分布于断裂作用最发育的部位。实际上,许多硬玉岩就是构造岩。
鉴于上述几方面的特征,作者初步把翡翠的成因归纳为以下几点:
首先,是大洋板块向大陆板块俯冲,使得洋壳残块与大陆边缘的含盐软泥相混杂,形成混杂堆积,这种混杂堆积物即成了形成硬玉岩的物质基础。
第二,大洋板块强烈的俯冲作用造成的高压、低温物化条件使得混杂堆积物混熔并结晶,形成硬玉岩、兰闪石片岩、钠长岩等矿物和岩石。
第三,强烈的构造作用(主要是断裂作用)使原来形成的岩石强烈破碎,形成构造角砾岩、糜棱岩、千糜岩,与此同时,超基性岩受热液淋滤,使其中的Cr,Fe,Mn等致色元素进入溶液而形成“染色剂”,染色剂沿构造裂缝上升并与强烈磨细的硬玉岩相混合。
第四,被磨细的硬玉岩重新胶结、结晶形成了各种颜色的翡翠。
因此,翡翠形成的条件十分苛刻,因而全世界分布甚少,高质量的翡翠更少。