钻石、水晶、珍珠都是怎么形成的?
现代科学技术 、手段为探索钻石的形成提供了新思路和方法。钻石是世界上最坚硬的、成份最简单的宝石,它是由碳元素组成的、具立方结构的天然晶体。其成份与我们常见的煤、铅笔芯及糖的成份其本相同,碳元素在较高的温度、压力下,结晶形成石墨(黑色),而在高温、极高气压及还原环境(通常来说就是一种缺氧的环境)中则结晶为珍贵的钻石(白色)。
为了便于理解钻石的起源,先看一看含有钻石的原岩。
自从钻石在印度被发现以来,我们不断听到人们在河边、河滩上捡到钻石的故事,这是由于位于河流上游某处含有钻石的原岩,被风化、破碎后,钻石随水流被带到下游地带,比重大的钻石被埋在沙砾中。
钻石的原岩是什么?1870年人们在南非的一个农场的黄土中挖出了钻石,此后钻石的开掘由河床转移到黄土中,黄土下面就是坚硬的深蓝色岩石,它就是钻石原岩——金伯利岩(kimberlite)。什么是金伯利岩?金伯利岩是一种形成于地球深部、含有大量碳酸气等挥发性成份的偏碱性超基性火山岩,这种岩石中常常含有来自地球深部的橄榄岩、榴辉岩碎片,主要矿物成份包括橄榄石、金云母、碳酸盐、辉石、石榴石等。
研究表明,金伯利岩浆形成于地球深部150公里以下。由于这种岩石首先在南非金伯利被发现,故以该地名来命名。
另一种含有钻石的原岩称钾镁煌斑岩(lamproite),它是一种过碱性镁质火山岩,主要由白榴石、火山玻璃形成,可含辉石、橄榄石等矿物,典型产地为澳大利亚西部阿盖尔(Argyle)。
科学家们经过对来自世界不同矿山钻石及其中原生包裹体矿物的研究发现,钻石的形成条件一般为压力在4。5-6。0Gpa(相当于150-200km的深度),温度为1100-1500摄氏度。虽然理论上说,钻石可形成于地球历史的各个时期/阶段,而目前所开采的矿山中,大部分钻石主要形成于33亿年前以及12-17亿年这两个时期。
如南非的一些钻石年龄为45亿左右,表明这些钻石在地球诞生后不久便已开始在地球深部结晶,钻石是世界上最古老的宝石。钻石的形成需要一个漫长的历史过程,这从钻石主要出产于地球上古老的稳定大陆地区可以证实。另外,地外星体对地球的撞击,产生瞬间的高温、高压,也可形成钻石,如1988年前苏联科学院报道在陨石中发现了钻石,但这种作用形成的钻石并无经济价值。
稀少的钻石主要出现于两类岩石中,一类是橄榄岩类,一类是榴辉岩类,但仅前者具有经济意义。含钻石的橄榄岩,目前为止发现有两种类型:金伯利岩(kimberlite)(名字源于南非得一地名——金伯利)和钾镁煌斑岩(lamproite),这两中岩石均是由火山爆发作用产生的,形成于地球深处的岩石由火山活动被带到地表或地球浅部,这种岩浆多以岩管状产出,因此俗称“管矿”(即原生矿)。
含钻石的金伯利岩或钾镁煌斑岩出露在地表,经过风吹雨打等地球外营力作用而风化、破碎,在水流冲刷下,破碎的原岩连同钻是被带到河床,甚至海岸地带乘积下来,形成冲积砂矿床(或次生矿床)。
水晶在矿物学中称为「石英」,是属于所有「石英」家族的矿种之一,石英家族的矿种另有「玛瑙」又称为「玉髓」、「猫光石英」又称为「虎眼石」,其化学成分都是「二氧化矽」,水晶是等于石英,但石英不等于只是水晶,石英家族的「玛瑙、猫光石英」也不是「水晶」,请读者不要搞错,同时也没有纯透明的蓝色或绿色的水晶,只有绿发晶或极少出现的蓝发晶!
远在地球的地质生成时代,地球表壳几乎都是「无水矽酸」的化学物质,是一种如似胶水黏稠状的无色物质,经地壳高温高压,使「无水矽酸」中的「二氧化矽」含量达到超饱和。
随着地幔岩浆物质在侵入活动中沿着地壳薄弱处的上升,加之温度的逐渐降低,岩浆中的SO2(即石英),在有充裕的生长空间中慢慢的冷却形成石英晶体就是水晶了。
水晶的生长空间主要有四个:首先要有提供物质的热液,即富含二氧化硅的热液;其二要有较高的温度(550-600℃之间);第三较大的压力(大气压力的2~3倍);第四须有生长时间(至少一万年以上)。
具备这四个条件才可生成水晶。所以您目前所拥有的天然水晶,无论美丑大小都是来自地球冰河时期之前所结晶的大地产物,距今都有亿万年的历史。
由于其中含有各种微量的金属,故而会造成各种不同颜色的水晶。
例如:白水晶(透明无色水晶)、乳白水晶、紫水晶、黄水晶、粉红水晶、茶水晶(烟水晶、墨水晶)、各色发晶(绿发晶、红发晶、金发晶、黑发晶、钛晶……等等)、各色异象幽灵水晶(红幽灵水晶、白幽灵水晶、绿幽灵水晶……等等)、红兔毛水晶、黄兔毛水晶、幻影水晶……等等。
水晶的生长环境多在地下、岩洞中,形成条件要比一般石英苛刻,但只要有满足它形成的条件,晶体可以长的非常大。
珍珠是华贵的装饰品,又是名贵的中药材,经济价值高,养珠业常有“金库”之称,因此发展养珠业大有前景。珍珠是利用蚌类的培育而成的。
蚌类属软体动物门,瓣鳃纲,种类繁多,资源丰富、养珠业常选用帆蚌、褶纹冠蚌和珍珠蚌等品种养殖。
蚌壳内,有2片包住蚌的软体,称为外套膜,受到刺激时,就会快速地分裂增殖,逐渐包围刺激源,形成完整的珍珠囊,并以刺激源为中心,一层复一层地分泌珍珠质,最后形成珍珠。
天然的珍珠是由小砂粒,虫卵等异物偶然侵入壳内,外套膜的表皮细胞裂殖形成珍珠囊,包围异物,分泌珍珠质而形成有核珍珠。
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