寶石形成的環境與要件(下)－桃園親子教育博物館二

寶石形成的環境與要件(下)

(五)在變質岩中形成的寶石

　　變質岩中產生寶石的原因，可能是1.溫度與壓力的條件改變，最典型的如台灣花蓮瑞穗鄉藍閃石片岩中的鈣鋁榴石 Grossalar。2.不同地層接觸，因擠壓變質作用產生寶石，此以輝玉和閃玉為代表。3.沉積物質侵入岩層間隙，經擠壓變質作用產生，此以剛玉為代表。

(1)剛玉(包括紅寶石與藍寶石)與尖晶石:

　　剛玉成分氧化鋁Al2O3，鋁是兩性元素，可以和酸作用，也可以和鹼作用，使得在岩漿內諸多物質都能與氧化鋁結合，因此確信在火成岩中非常難找到剛玉，在有水環境鋁化合物形成Al(OH)3或AlO(OH)顯然也比形成Al2O3容易的多，這也是為何熱水礦脈中也很難找到剛玉，在Laach lake volcanic complex, Eifel, Rhineland-Palatinate, Germany能有些3mm大的標本，算是少數例外但因太小無法用於飾品；因此用於寶石所使用的剛玉必定是由最後一個方式變質作用產生。其過程略敘如下：

1.火成岩尤其是花崗岩經風化成黏土經數億年雨水沖刷，留下鋁土礦Bauxite。鋁土礦主要成分Al(OH)3,AlO(OH) ，也含有FeO(OH),Fe2O3,TiO2,FeTiO3...，微量的Cr3+,Ga3+,Sc3+與稀土。

圖五五產於Bauxite Mines, Bauxite, Saline Co., Arkansas, USA 的鋁土礦Bauxite

2.火成岩風化成黏土再變成鋁土礦過程，原本在岩石中+1價如Na+,K+，+2價如Ca2+,Mg2+..等金屬離子被雨水帶走流至海洋，而Ca2+,Mg2+進入海洋鹼性環境與空氣的CO2作用產生石灰岩主要成分CaCO3，也有一部分是由造礁珊瑚完成這項工作。

圖五六在台灣東岸的石灰岩

3.鋁土礦滲入石灰岩或花崗岩...之岩層間隙並加以填充，當地層發生擠壓作用溫度升高維持一段時間(千百年以上)，鋁土礦脫去水分，產生Al2O3並重新結晶便產生剛玉。

圖五七剛玉品質顏色，除了受鋁土礦的雜質影響，石灰岩或其他母岩的雜質也是關鍵。本圖標本其母岩為石灰岩因雜質不少，所得到的紅寶石，品質較差。

圖五八緬甸的紅寶石原礦，可以看到結晶石灰岩中幾乎沒有雜質，所以此地所產的紅寶石舉世無雙。此外石灰岩如果鎂含量太高，便會得到尖晶石MgAl2O4而不是剛玉Al2O3。

(2).閃　玉 Nephrite

　　玉，是華人心中的珍寶，在古中國人使用玉來做為裝飾、禮器...竟然有超過一萬年歷史，按古人定義玉為石之美者，因此可能包含許多礦物，如土耳其石、蛇紋石、文石、玉髓..等，直到近代寶石學學者才將玉歸類成二種礦物，即閃玉與輝玉。而玉這個字還有微晶質或隱晶質的涵義，因此吾人所稱的閃玉就是微晶質或隱晶質的透閃石與陽起石的混和體，至於輝玉則是一種微晶質或隱晶質的含鈉輝石。

圖五九透閃石在不同板塊間隙形成的標本，表示不同板塊能提供不同成分產生新的礦物；閃玉的產生以及下面提到的輝玉，與這個標本的情況類似，所不同的是產生的相似礦物若干種，且經過板塊的擠壓作用，將這些礦物混聚成玉(固態溶液或類似隱晶質,玻璃質)的特殊模樣。

圖六十一般的閃玉主要成分為透閃石與一小部分陽起石所組成，台灣的豐田閃玉產在蛇紋岩與石墨絹雲母石英片岩的接觸帶。

圖六一新疆和闐閃玉則說是產於角閃片岩與片麻岩接觸帶，也有的在白雲岩與砂岩接觸帶，後者類似韓國閃玉。

(3).輝玉 Jadeite

　　寶石級的輝玉也稱翠玉或翡翠只產在緬甸，是大陸板塊與海板塊碰撞時在稍低溫而高壓下石英與鈉長石(鈉來自海洋)作用，所產生的一種含鈉的輝石NaAlSi2O6(位於片岩與蛇紋岩間)，如果溫度太高壓力不大則兩者不作用成混晶狀態，溫度壓力中等則部分作用也呈混晶。其間也含有若干透輝石CaMgSi2O6。

圖六二圖左是Sakha產的鉻透輝石，圖右為翠玉是含鈉的輝石與若干鉻透輝石的混晶，密度>3.3，密度較小含石英或鈉長石較多則是等級低的輝玉。

　　輝玉的主要成分NaAlSi2O6，在礦物學中為何不命名為鈉輝石?這是個很有趣的題目；事實上在礦物學早就有名為鈉輝石的礦物，英文學名為Aegirine，是一種常見的礦物，而其成分為NaFe3+Si2O6，顯示Fe3+比Al3+更容易安置在輝石的晶格中，除非在產生變質的區域Fe3+的量很少而Al3+很多，並且壓力溫度條件又要吻合才會產生NaAlSi2O6。在緬甸原本的淺層陸板塊特性恰好Fe3+較少，海板塊提供Na+，碰撞後擠壓至深處在壓力夠溫度不高條件下，因此才產生看似普通但實際上稀少的礦物NaAlSi2O6。近似輝玉的產地瓜地馬拉，Fe3+顯然含量太高，因此顏色暗沉。

(4).蛋白石 Opal

　　矽酸H4SiO4只會出現在很高溫高壓下的熱水中，溫度壓力稍降則又分解沉澱出水晶SiO2與2分子的水H2O，這就是為何只要不是鹼性的熱水礦穴中水晶四處可見的原因；固態的矽酸可寫成SiO2‧2H2O，而這正是蛋白石的基本組成。在熱液通道形成的水晶，如在高溫受強烈擠壓，這時碎裂的水晶便會與通道中少許的水作用產生水晶與矽酸的混合物，這便是蛋白石。