矿物与岩石组成地壳的基本物质

第六节　矿物与岩石

组成地壳的基本物质是化学元素、矿物和岩石，其中矿物与岩石是研究宝玉石学的基础。

一、矿物的基本概念

矿物是地壳和地球内层的化学元素在各种物理化学条件（各种地质作用）下形成的单质或化合物。矿物具有相对固定化学组成和内部结构，具有一定的外形和物理性质，并在一定的物理化学条件范围内保持相对的稳定性。在已经发现的3300多种矿物，颜色鲜艳、透明度好、化学性质稳定的天然宝石种类仅占极少数。绝大部分宝石矿物都是晶质体，如金刚石、红宝石、蓝宝石、祖母绿、海蓝宝石、橄榄石、石榴石、电气石、黄玉、尖晶石、长石等。还有少数非晶质宝石如欧泊、绿松石等。

二、矿物与宝石

宝石广义概念指具有瑰丽、稀有且耐久等特点而适用于琢磨、雕刻成首饰和工艺品的无机材料（矿物和岩石）和有机材料。它包括天然宝石、玉石、有机宝石、人造宝石等。

而宝石狭义概念是指自然界中色泽艳丽、透明无瑕、硬度大、化学性稳定、具有一定粒度的天然单矿物晶体。

矿物与宝石的关系主要是部分矿物与宝石狭义概念的对应关系，宝石是矿物中数量极少的那部分耐久、美丽、稀少的优质晶体。

人造宝石主要有两种类型：合成宝石和仿造宝石。用天然矿物原料或合成材料经过化学合成形成的与天然宝石的物理性质、化学成分相同的宝石称为合成宝石。仿造宝石也叫模造宝石、模拟宝石、伪造宝石或假宝石，是宝石中的赝品。一般是用人造玻璃和塑料制品以仿造红宝石、蓝宝石、祖母绿、绿松石、石榴石等。仿造宝石的历史悠久，有的做工精细，外表酷似天然宝石。另外，还有一种拼合宝石（粘合宝石），是由天然宝石和人造宝石拼合而成，也列为仿造宝石。

三、岩石的基本概念及分类

岩石是在各种地质作用下，按一定方式结合而成的具有稳固外形的矿物集合体，它是构成地壳及地幔的主要固态物质。有些岩石是由一种矿物组成，如大理岩主要是由方解石组成；但更多的岩石是由几种矿物组成，如花岗岩是由石英、长石、黑云母、角闪石等矿物组成。

根据成因，岩石可以分为三大类：岩浆岩（火成岩）、沉积岩和变质岩。

1.岩浆岩

岩浆岩约占地壳总体积的66% ，是岩浆在地下或喷出地表冷凝后形成的岩石。其中，随火山爆发喷出地表冷凝后形成的火成岩称为“火山岩”；而熔融岩浆在地表一定深度下冷却凝固而成的火成岩称为“侵入岩”。一般来说，岩石冷却凝固速度越慢所形成的宝石矿物晶体就越大。许多品种的宝石都形成于侵入岩中，如碧玺、橄榄石等。

根据岩浆中SiO₂含量的不同，又可将岩浆岩分为以下几类：

超基性岩——SiO₂含量＜45%；基性岩——SiO₂含量45%～53%；中性岩——SiO₂含量53%～66%；酸性岩——SiO₂含量66%～75%。

2.沉积岩

是在地表或接近地表的条件下，由母岩风化剥蚀的碎屑物，经搬运、沉积固结而成的岩石。沉积岩一般成层堆积，沉积岩只占地壳的5%～8%，但在陆地表层部分却有75%的面积覆盖的是沉积岩。如澳大利亚的国石欧泊大都产于沉积岩中。(www.xing528.com)

沉积岩主要根据沉积物质来源，结合其他特征可以分为二类，即陆源碎屑岩类和内源沉积岩类。

陆源碎屑岩类也叫外源沉积岩类，主要有砾岩类—碎屑颗粒直径在2mm以上；砂岩类—碎屑颗粒直径在2～0.063mm之间；粉砂岩类—碎屑直径在0.063～0.004mm之间；黏土岩类由直径小于0.004mm的微细颗粒（含量大于50%的黏土矿物）组成的岩石，包括各种泥岩和页岩，其中页理发育的称为页岩，而页理不发育的则称为泥岩。

内源沉积岩类主要包括碳酸盐岩类（石灰岩、白云质灰岩、白云岩、泥灰岩等）和其它岩类（硅质岩、铁质岩、锰质岩、铁质岩、磷质岩、蒸发岩、可燃有机岩等）。

3.变质岩

是由岩浆岩或沉积岩在较高的温度和压力条件下经过变化改造而成的岩石。由岩浆岩变质而成的岩石称为正变质岩，而由沉积岩变质而成的岩石称为副变质岩。根据变质作用类型的不同，变质岩又分为区域变质岩类、接触变质岩类、气成热液变质岩类、动力变质岩类和混合岩类五种类型。不同变质类型的岩石中，常常含有一些宝石矿物。例如，长期处于高温高压下的石灰岩在形成大理岩时可能含有红宝石；接触交代变质岩中，常含有石榴石、绿帘石、镁橄榄石、硅镁石等宝石矿物。

四、岩石与玉石的关系

玉石是指那些颜色艳丽、具有一定硬度、质地细腻、坚韧且能琢磨、雕刻成首饰或工艺品的多矿物集合体。也可以说玉石就是一种特殊类型的岩石。

如软玉（也称中国玉）主要是由透闪石、阳起石等组成的矿物集合体，呈纤维变晶结构，质地光滑细腻、致密，韧性极好，不易破碎，常呈油脂感的玻璃光泽或油脂光泽，能给人温润之感。根据颜色可分为白玉、青玉、青白玉、黄玉、碧玉、花玉等；根据产地可分为新疆和田玉、青海软玉、俄罗斯软玉等。

翡翠（意为翡红翠绿）在国际上称为硬玉，源自于翡翠鸟名。是一种以硬玉为主的矿物集合体。具有纤维变晶交织结构或粒状变晶结构。翡翠中可含少量的Ca、Mg、Fe、Cr、Mn、Ti、S、Cl等，其中Cr、Fe、Mn等元素对翡翠颜色具有重要的意义。翡翠中含有微量的Cr时呈诱人的绿色，含微量的Mn时呈紫色。

岩石性质上与绝大多数玉石是呈相互等同关系，岩石是由单矿物或多矿物集合体构成，玉石也是如此，只不过玉石是呈现色美、结构细腻、透明度较好的岩石而已。

和田玉（透闪石玉）、独山玉（蚀变斜长岩）、岫玉（蛇纹石玉）、绿松石（铜铝磷酸盐）被誉为中国古代四大古玉。

五、宝玉石产出与岩石的关系

天然宝玉石的形成是在各种地质作用下，按一定方式结合而成的矿物集合体。所以天然宝玉石与岩浆岩（火成岩）、沉积岩和变质岩这三大类岩石有密切的关系。

常见宝玉石的地质成因：

表2-7

沉积岩中宝石是很少的，但优质宝玉石多数出自沉积岩中，如钻石、红宝石、蓝宝石、绿玉髓、玛瑙、水晶、欧泊、软玉、翡翠等。是由于原岩经风化、剥蚀及搬运作用，将原岩中的宝石富集于沉积物中并呈砂矿出现。