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天然宝石的特点和特征介绍,及天然宝石形成原理分析!

 
  天然宝石是怎么形成的呢?天然宝石又有哪些特点和特征呢?在这个宇宙中,地球的结构可以用水果之中的苹果来比喻,有表层和地壳。除了天然钻石与感光度然橄榄石形成于地幔层,其他天然宝石矿物都形成于地壳层。地球的地壳由三种岩石组成,分别是:火成岩,沉积岩和变质岩。火成岩由熔岩冷却固化形成;沉积岩由层状沉积物固化,蒸发作用,析出作用形成;变质岩是在极高温高压下,由火成岩、沉积岩或变质岩的晶体结构产生变化所形成的岩石。随着时间推移,几种岩石之间会形成相互作用,也称为:区域变质,而然发生化学反应和晶体,也就形成了天然宝石。

天然宝石的特点和特征介绍,及天然宝石形成原理分析!
 
一、天然宝石形成的成因:
 
  每种天然宝石的形成,需要同时满足五种苛刻的条件:适宜的温度、压力、空间、化学成分和充足的时间。这就是为什么天然宝石稀有,及某种天然宝石比另一种更稀有的原因。氧和硅是地壳中含量最高的两种元素,形成石英(二氧化硅)的条件也相对普通,所以石英分布比较广泛。而斧石,虽然也是硅酸盐类天然宝石,但形成时除了氧和硅,还需要钙、铁、镁、硼和铝,所以就稀有很多。在自然界中,天然宝石由以下三种方式形成:
 
天然宝石形成原因1、从溶液中析出
 
  浅层地表温度较低的水,或者温度稍高的地下水,都能溶解岩石或沉积物中的某些矿物,进而将这些矿物携带、混合、浓缩,直到环境变化时,溶解物质析出形成固体。在浅层地表的环境中:浅层地表水,如雨水,借助重力和蒸发作用,在泥土和岩石间上下移动。空气中的二氧化碳会溶解在水中,形成弱酸,能溶解很多种矿物。如果环境中存在砂质土壤或岩石,二氧化硅将会被溶解,于水分蒸发时形成某些硅酸盐类天然宝石如:集合形水晶(aggregate quartzes)、天然玛瑙或者非晶质的欧泊。
 
  通常,天然玛瑙层状或者带状的图案的形成,是由于其生长时溶解在周围水中的化学物质的细微变化引起的。具有“葡萄状”集合体的天然宝石很多都是在浅层地表水环境中形成的。类似地,海水或其他浓盐水,在气候变化时蒸发掉水分,析出岩盐(食盐的矿物名,氯化钠)。而含硫水溶液,蒸发结晶后将产生含硫矿物如石膏。如果环境中除了二氧化硅外,还有铝和铜,将可能形成含铜矿物例如:蓝铜矿、孔雀石或绿松石。
 
紫水晶石柱:注意同时存在于集合体紫晶和单晶水晶中的层状结构。如果要找天然玛瑙、欧泊或含铜矿物,去干旱的或半干旱的多砂岩地区是不错的选择。(世界上大多数产出黑欧泊的地区,如澳洲沙漠、美国西部和墨西哥,同时也是著名的绿松石和天然玛瑙产地)。
 
石化作用(Petrifaction):通常,植物比较坚硬的有机部分,如木头、坚果,或者动物的骨头或贝壳等,在腐烂之前,有机会被岩浆或沉积物覆盖。覆盖物将隔绝氧气,使有机物腐坏速度大大降低。富含二氧化硅的水,能够非常缓慢地,填充这些残骸中的孔洞、结构,最后将其变为天然玛瑙或欧泊质地,但仍然保留残骸的本来形状。许多化石都是这样形成的,这个过程被称作石化作用。
 
石化作用的实例:棕榈树的化石切片;来自德州的素面棕榈树化石;恐龙蛋蛋壳化石碎片;红尖晶,红天然玛瑙和恐龙蛋蛋壳吊坠;俄勒冈州的木头化石切片;被欧泊化的蛤化石(欧泊溶液填充了蛤壳中的空间,并在壳腐化前结晶硬化。残留的贝壳化石被人工除去,留下了这块好似浇铸出来的欧泊。
 
较深的地底环境:从地下深处来的水,通常被较热岩石加温,而且常具强酸性或碱性,能溶解更多类型的矿物。出现这种类型水溶液的环境被称为“水热环境”。通常,在该环境中温度降低速度和蒸发速度都比在浅层地表慢,利于较大晶体形成。世界上很大部分的高品质矿物和金属矿都形成于水热环境。祖母绿、岩晶(rock crystal quartz)、紫水晶和萤石,都是水热溶液在围岩裂隙中、孔洞中或岩层之间固化时(矿脉或单晶)形成。
 
天然宝石形成原因2、从岩浆中结晶

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  当岩浆冷却时,如果有合适的温度、压力、空间和足够时间,某些天然宝石将会生成。在每种天然宝石形成的同时,亦减少(或用尽)了周围形成该种天然宝石所需要的元素。所以,随着参与结晶元素的浓度的变化和结晶物理条件的变化,将形成不同的矿物。
 
侵入岩:由于侵入岩岩浆降温速度缓慢,天然宝石通常在其中形成,并常产生较大晶体。总的来讲,我们不会从地下深处天然宝石出生的侵入岩中开采天然宝石,而是寻找这些携带天然宝石的侵入岩,在被抬升到地面后,受到风化作用,从其中的剥落出的天然宝石,或由侵蚀作用暴露出的天然宝石。刚玉和托帕石可以形成于侵入岩中。
 
喷出岩:喷出岩内通常不含有大颗粒晶体。偶尔,在地下深处,一些大的晶体首先形成,而其他的矿物还未结晶,这时岩浆(携带大颗粒晶体)突然喷出地面,并迅速冷却成为细颗粒晶体的火成岩。在这样的喷出岩中,我们可以在细颗粒的围岩中找到大颗粒的天然宝石晶体。(见后文地幔天然宝石)。刚玉、月光石、石榴石和锆石是可以由这种方式形成并来到地表的。
 
在地幔中形成的天然宝石:橄榄石形成于上地幔(20-55英里深)的岩浆中,被板块作用或火山活动产生的喷出岩带到地面。天然钻石形成于几十亿年前的极高温、高压的地幔深处(约100-150英里深)。这些形成天然钻石的岩浆(仍然携带天然钻石)可以喷出地面形成金伯利岩或者钾镁煌斑岩。
 
大致的情节是这样的:携带天然钻石晶体的岩浆,突然找到路径并喷出地面。随着岩浆(橙色部分)的涌出,部分岩浆逐渐冷却并形成胡萝卜状的金伯利岩桶,天然钻石就被“封藏”在这些岩石中。火山锥被风化消失,其中天然钻石就富集在地表,其他天然钻石仍然在金伯利岩桶(或钾镁煌斑岩)中(灰色部分)。
 
伟晶岩:当携带溶解矿物的高压地下水,和岩浆一起沿着缝隙上升冷却时,将开始结晶。这些“岩浆水”中的矿物,浓度将越来越大,并等待着更低的温度来开始结晶。在岩浆结晶的最后阶段,水被以蒸汽的方式排出,高浓度的岩浆残留物在地表附近结晶,形成被称为伟晶岩的独特地质产物。形成伟晶岩的岩浆,通常含有高浓度的稀有元素,例如铍和硼。伟晶岩中常见的天然宝石有:祖母绿、托帕石、碧玺、粉晶、金绿天然宝石和锂辉石。
 
天然宝石形成原因3、从蒸汽中冷凝

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  蒸汽形成天然宝石晶体的情况比较抽象,日常经验似乎难以想象。在常规大气压力下,普通的环境温度中,这个过程的确不常发生。但是有一个很好的生活中的例子:在冬天,窗门或汽车挡风玻璃上形成的霜,正是由水蒸气冷凝成的固态晶体(冰)。如果您当时正好有放大镜,记得好好欣赏一下漂亮的“霜晶体”。在某些地质活动所造成的极端环境中,如熔岩喷发,极利于冷凝发生的条件比较常见。
 
岩浆泡(VUGS):当岩浆(溶解了液体和气体的流体)受到的压力突然降低(如喷出地面或侵入地表缝隙时),其中的气体将释放出来,而液体迅速蒸发为气体,将在熔岩中形成充满气体的空泡或孔洞。(打开一瓶碳酸饮料时也会见到这个现象)。这些困在孔洞内的蒸汽能够在其中形成天然宝石。所形成的天然宝石通常是独立的,不和洞壁紧密连接的,常出现“双尖”的晶体,或晶型非常完美、和洞壁没有接触点的晶体(常称为“悬浮晶体”)。美国纽约Herkimer产出的“双尖”形态的水晶,常被称作“Herkimer天然钻石”就是通过这种方式形成的。
 
  其他的孔洞,即使没有气体在其中冷凝结晶,但晚些时候可能有地表水,或“水热溶液”进入,被逐渐填充或布满晶体形成“晶洞”等。纳米比亚产锰铝榴石“悬浮晶”和“双尖”水晶(Herkimer天然钻石)。溶液和蒸汽偶尔也会在某些独特的位置结晶。生活在远古的一只贝壳死去后,逐渐形成化石,壳内的空间后来成为美丽的方解石晶体的家。就像前文提到的,接触或区域变质作用产生的热和压力,可使一种矿物变质成为另一种。这在天然宝石矿物中非常普遍。大理石和青金石就是由变质作用形成的,红天然宝石、石榴石和尖晶石常常在受到变质作用的岩石中结晶。
 
二、有机天然宝石形成的成因:

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有机天然宝石形成原因1、由某个活体(或新进死亡的)器官的分泌形成。例如:珍珠、骨类、角类、象牙、龟壳和珊瑚。这些分泌物可以是全无机的,如钙质珊瑚;或者是全有机的,如龟壳;也可以是无机和有机的结合如珍珠、蛋白质珊瑚和象牙。
 
有机天然宝石形成原因2、某种器官本身或器官的分泌物,在器官死亡后,经长时间的地质和/或化学变化形成。例如:琥珀、柯巴脂、煤精和沼泽橡树(bog oak)。氧化还原作用、挤压作用、脱水或聚合作用改变了他们本身的属性,但这些材料仍然具备或部分具备有机物分子。
 
  关于天然宝石的发现和开采:天然宝石形成的地点和天然宝石被开采、收集(这两者通常也不在同处)的地点是有很大分别的。我们开采天然宝石的地方叫做天然宝石矿床,分为原生矿床和次生矿床两种。
 
1、原生矿床
 
  原生矿床是指某种天然宝石材料仍然包含在其形成时的岩石内。这种矿藏通常位于地下深处,天然宝石封藏在固体岩石中(伟晶岩、矿脉或岩管中)。这种矿藏通常需要投入大量人力和设备进行开采。虽然金属矿(例如:著名的康斯塔克矿)时常在原生矿床开采,但天然宝石却极少,只有天然钻石和极少数彩宝是在原生矿床进行商业化开采的。开采方式包括挖掘深入地底的隧道,或露天的方式,去除巨量的覆盖物,将含天然宝石的岩层暴露出来。
 
  天然宝石极易在爆破和粉碎过程中受损,所以典型的开采冶炼用金属矿的方式不能用于开采天然宝石,大部分天然宝石开采工作都是由较慢的人力来完成的。美国的蓝天然宝石,就是在硬岩石中开采出的,主要产自蒙大拿州的Yogo Gulch,开采也是时断时续,主要由当时的经济环境决定。当地的蓝天然宝石晶体包含在钾镁煌斑岩伟晶岩中。虽然当地产出的蓝天然宝石是世界一流水平,无色带、无需加热优化即是矢车菊色,但是巨大的开采成本也限制了其市场竞争力。yogo蓝天然宝石原石和切磨前后。yogo蓝天然宝石是世界上最漂亮最昂贵的蓝天然宝石之一。
 
2、次生矿床
 
  虽然原生矿床形成于地底深处,抬升作用、板块折叠或其他地质运动可以将其移动到地表或浅表。所有暴露在地表的岩石都要受到风化侵蚀,天然宝石矿也一样。风化侵蚀将使天然宝石从岩石中剥落,在新的地点富集成矿。次生矿床按照来源,被分为残积矿和冲积矿。
 
残积矿:较软的围岩被风化,相对于坚硬的天然宝石,从围岩中剥落出来,在原址上堆积形成的天然宝石矿床称为残积矿。天然宝石能从这些残积物中找到,这是一种相对更经济的开采方法。同时,可由残积矿指引,找到有价值的原生矿床。残积矿中的天然宝石,虽然晶体大,但多内裂,且呈棱角分明的不规则形状,较少天然宝石级别的晶体。
 
冲积矿:更常见的,通常更有价值的,是冲积矿(也被成为“placer”)。天然宝石从原生矿床中剥落后,被水(也可能是风或冰)搬运并富集。由于大部分天然宝石都比岩石重,所以天然宝石与砾石、沙和泥一起沉积于小溪、河流或海岸的水流缓慢处或滩涂上。(也可能在目前已经干涸的古代河流遗址中被发现)。在搬运到下游的过程中,摩擦力和冲撞使天然宝石原石较脆弱的部分开裂,同时形状更趋近球形,表面也更光滑。冲积矿中的天然宝石原石,通常较小,但净度高,品质更好。被搬运的距离越远,原石颗粒越小,也更圆。但坚硬的天然钻石除外,除非碎裂或延解理处裂开,它将保持原有的结构和大小。至今,绝大部分的具有经济意义的天然宝石开采都是在次生矿床中进行的。技术方法从简易的单人单盘洗淘,到大公司主导的成规模的机械化挖掘、清洗、分拣。
 
三、天然宝石的特点和特征介绍:
 
天然宝石的特点(一)、美观
 
1、颜色艳丽、透明、瑕疵少。天然宝石必须颜色艳丽、透明、瑕疵少。例如,天然钻石、红天然宝石、蓝天然宝石、紫晶、黄晶等。
 
2、特殊光学效应。适用于琢磨首饰的天然宝石,一般是透明的矿物晶体。若透明度不高,呈半透明或不透明,则必须具备特殊的光学效应或色彩。包括:变彩效应(如欧泊)、星光效应(如星光红天然宝石、星光蓝天然宝石)、猫眼效应(如各种猫眼天然宝石)等。
 
3、色泽素雅均一、结构温润细腻。适用于雕琢玉器的玉石,必须色泽素雅均一,结构温润细腻,如优质翡翠等。
 
4、琢磨和抛光技术。天然宝石饰品之美还在于它的琢磨和抛光技术。同样的天然宝石原料,磨工不同,其价值相差甚远。所以,天然宝石界有“三分材料七分工”之说。各种琢磨好的天然宝石饰品,都应具有被白光射入后能分解出各种色光的色散效应,使天然宝石的内在美得以充分体现。这就要求加工者,根据不同天然宝石的不同光学性能,设计出能折射出最完美色散效应的琢磨款式。一旦琢磨失误,天然宝石的色散效应就会大打折扣。例如,对于色散效应最华贵的天然钻石,若琢磨的角度稍有偏差,就会产生折光不良和“漏光”现象。
 
天然宝石的特点(二)、耐久
 
  高档天然宝石,多是世袭之物,必须耐久。目前,各国盛行用天然钻石作为结婚信物。天然钻石除折光率高、光泽灿烂外,更主要的还在于它是地球上最硬、最耐磨、最耐腐蚀的耐久珍品,具有“永久不变”和“天然钻石恒久远”的寓意。
 
天然宝石的特点(三)、稀少
 
  物以稀为贵。任何美丽的东西多了,便不会名贵。世界上,宝玉石资源供应国极其有限。主要有:澳大利亚和南非的天然钻石;缅甸的翡翠;斯里兰卡的红天然宝石;中国的天然钻石和玉石等。由于宝玉石资源具有非再生性,因而宝玉石将越来越少。珍贵天然宝石,是无价之宝。人们常说,“黄金有价、天然宝石无价”就是这个意思。例如,一块重100克左右的翡翠,价值可达15万美元。作为高档天然宝石之王的天然钻石,其价值之高就可想而知了。1993年,国际上天然宝石行情主要是(据1988年美国图森天然宝石展销会报价):大于1克拉的优质天然钻石,5000美元/克拉;粒径5×7毫米的红天然宝石,1500美元/克拉;大于8毫米的优质橄榄石,75美元/克拉;6~15 毫米的优质紫晶,20美元/克拉。
 
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