珠宝百科\珠宝基础

 

珠宝基础

 

一、 地球的结构

  在浩瀚无垠的宇宙中,有众多的像我们所见到的银河样的星系,“我们的银河”是一个扁平的旋涡状的星系,其直径约 10 万光年,我们的太阳系的位置是在距银心约三分之二半径的地方。据估计,银河系中有 1400 亿颗恒星,此外还有许多由气体、星际物质组成的星云。包括九大行星在内的太阳系的直径约 1.2 × 10 10 公里。沿银河系的直径可以并列 90000 万个太阳系。地球是太阳系中一颗较小的行星,它的半径约 6400 公里,它以椭圆形的轨道围绕太阳运转。公转的轨道平均约 1.5 亿公里。

人们一般认为地球是一个球形体,人造地球卫星拍摄的地球的照片上,地球的轮廓似乎是一个正球体。但是根据测量资料分析,地球实际上近乎一个三轴椭球体,即地球的赤道不是正圆形,而是呈椭圆形,长轴比短轴约长 430 米;平均赤道半径比平均极半径长 21374 米,南极半径又比北极半径短约 40 米,所以它的北极突出,南极向里凹进,从整体上看,地球大致呈梨形。

1、地球内部的圈层构造

目前,最深的钻井不过 11 公里,更深处的物质还没有直接测量的资料。一般根据地震波在地球内部不同深度波速的变化间接推测该处物质的状态和密度。

通过对大量的天然地震波传播方向和速度的分析研究,发现地震波在地内的传播速度在横向上的变化小,在纵向上的变化大;在一定的深度上波速有跳跃式的变化(增大或减小),而且在地球不同的地方,在大致相同的深度都有类似跳跃式的变化。由于地震波速与物质的密度有严格的相关性,所以这种现象说明地球内部物质在纵向上有明显的不均匀性,而在横向上相同的物质有层状的连续性。这就是说,地球内部存在由不同物质组成的圈层构造。

地震波发生跳跃式变化处,反映该深度上下的物质在成分上或物态上有较大的变化,即存在一个分界面,地球物理学方面称之为不连续面。从地表到地心发现有两个最明显的不连续面:在平均深度为 33 ( 10~70 )公里处的不连续面称为莫霍洛维奇面或莫霍面,在 2898 公里处的不连续面称为古登堡面(莫霍洛维奇,南斯拉夫地球物理学家, 1909 年发现莫霍面;古登堡,美国地球物理学家, 1914 年发现古登堡面)这两个不连续面就把地球分为三个圈层:地壳、地幔和地核。再根据次一级的不连续面把地幔分为上地幔和下地幔;把地核分为外核、过渡层和内核。

㈠地壳:
位于莫霍面以上的岩石圈称为地壳。它的表面是不包括水体的大陆地表和海洋的底面,与地球的外部各圈层直接接触。
地壳的厚度很不均匀,大陆上许多高山地区的地壳厚度约 60~70 公里,而大洋底部的地壳仅厚 4~6 公里。平均厚度约 16 公里。地壳内部有一个次一级的不连续面,称为康拉德面,把地壳分为上下两层。上一层为硅铝层,主要由沉积岩和花岗岩类岩石组成,密度 2.7g/cm 3 , 化学成分主要为 SiO 2 、 Al 2 O 3 、 K 2 O 、 Na 2 O 等;下一层为硅镁层,主要由玄武质岩石组成,密度 2.9g/cm 3 ,化学成分主要为 SiO 2 、 Al 2 O 3 、 MgO 、 CaO 、 FeO 等。地壳的平均厚度占地球半径的 1/400 ,地壳的总质量约 5*10 19 吨,占地球总质量的 0 .8% 。
在横向上可以将地壳分为大陆地壳和大洋地壳两个类型,大陆地壳的厚度大,具双层结构,即在硅美层上面有较厚的硅铝层。大洋地壳的厚度小,硅镁层不厚,但是连续分布,硅铝层很薄,部分洋底甚至缺失,海水直接覆在玄武岩层之上。

㈡地幔:
从莫霍面到古登堡面之间的地球圈层称为地幔。地幔的质量约 4 。 05 × 10 27 吨,占地球总质量的 67 .8 % ,密度从浅到深由 3.32g/cm 3 递增到 5.56g/cm 3 ,在深度为 984 米处有一个次一级的不连续面,叫雷波蒂面,此面把地幔分为上地幔和下地幔两部分。

1. 上地幔:一般认为上地幔的物质成分类似橄榄岩,因为此地地震波的数值和在橄榄岩中实验所得的数据类似,所以也有人把上地幔叫做橄榄岩质层。橄榄岩的化学成分和玄武岩相比,其 SiO 2 的含量更少。而 MgO 、 FeO 的含量更多,和宇宙中来的数量最多的陨石相似。上地幔物质的平均密度为 3 .8g/cm 3 ,下界温度为 1200~1500 o C ,压力达到 38 万个大气压。

在深度约 50-200 公里处,地震波的传播速度明显降低,叫古登堡软流层。据推测,此处由于放射性元素的大量聚集,衰变释放出大量热能,使该层形成潜柔性的塑性层,局部甚至呈熔融状态,所以又称为软流层。一般认为它可能是岩浆的发源地,地壳运动和岩浆活动都可能与软流层的运动有关。

2. 下地幔:地震波在下地幔中的传播速度作平缓增加,物质的平均密度达到 5.6g/cm 3 ,一种观点认为,下地幔物质主要由金属硫化物和氧化物组成, Cr 、 Ni 、 Fe 等成分有显著增加;另一种观点认为,这里的物质并不是金属硫化物和氧化物,而是硅酸盐物质在强大的压力下形成的一种较致密的物质。下地幔的下界温度推测为 1500~2000 o C ,压力达到 137 万个大气压。

㈢地核:

位于 2898 公里的古登堡面以下到地心的部分叫地核。根据地震波在地核内的传播情况,地核可分为外核、过渡层和内核三部分。外核是液态;内核一般认为是固态,但也有人认为主要是液态。地核的物质成分争论最多,有人推测与铁陨石的成分相当,即主要是铁,并含有 5~20% 的镍。也有人认为是铁与较轻元素的合金,在已知的合金中,由铁( 80% )和硅( 20% )组成的合金最接近于地核的性质。因此对于地核的密度,前者认为约 17g/cm 3 , 后者认为约 13g/cm 3 。地心的压力可达 360 万大气压,温度 2000~3000 o C, 也有人推测可达 6000 o C 。

2、地球外部的圈层构造

地壳以外有三个圈层,即大气圈、水圈和生物圈,统称为地球的外圈。

㈠大气圈

大气圈是环绕地球最外层的气体圈层。大气圈的主要成分为氮、氧、氩、碳、氦和氢等元素。大气的总质量 5 .13*10 15 吨,约为地球总质量的 0.0009% 。由于地球的强大吸引力,它的 79% 集中在底层,越向上空气越稀薄。大气上界的具体数字还难以确定,据人造地球卫星所测的资料,在 16000 公里的高空仍然存在着极稀薄的气体离子和基本粒子。

大气中的 O 2 和 CO 2 ,大气的温度变化以及各种天气想现象,都直接作用与地表的岩石,大气的活动是水圈的循环必不可缺的环节,大气的存在和活动是生物圈存在的根本条件。

㈡水圈

水圈包括海洋、湖泊、沼泽、江河、地下水、冰盖和冰川等,它是一个连续但极不规则的圈层。地球上水体的总质量为 1.41*10 18 吨,占地球总质量的 0.24% ,其中绝大部分集中在海洋里。

若地球的表面完全没有起伏,则全球将被深达 2745 米的海水覆盖;若地球上的冰川和冰盖全部融化,则海洋的水位将升高 70 米。

水圈中的水,在太阳能的作用下终年运动着。地表水蒸发至大气圈,大气圈中的水凝聚成雨、雪降落至地表,补给地表水和地下水,构成水圈的大循环。

据推算,地表因蒸发进入大气的水中,有 84% 来自海洋, 14% 来自大陆;但是每年又把同样体积的水送还给地表,其中 79% 降落到海洋里, 21% 降落在大陆上。对于大陆来说,降水量大于蒸发量,多余的降水便从大陆流入海洋,这就是地球上江河奔流不息的原因。

㈢生物圈

生物圈是指地球上各种生物生存活动的范围,向上可达 10 公里的高空。向下可达最深的海洋洋底以及大陆 3 公里深处。但大量的生物则集中在地表和水圈上层。许多动物和植物直接参与了地表岩石的破坏和建设作用。

二、地壳的物质组成

地壳是由岩石组成,而每种岩石又是由一种或几种矿物组成,例如花岗岩是由长石、石英等矿物组成,玄武岩是由辉石和斜长石组成。矿物是由一种或集中元素组成的单质或化合物。组成地壳的最基本的物质是化学元素。

一、地壳的化学成分

地壳是由各种化学元素组成的,从 19 世纪开始,科学家们就着手研究地壳中化学元素的分布特点和规律。其中很重要的手段就是在世界各地采集有代表性的岩石标本进行定量化学分析,以求得地壳中各种元素平均的重量百分比——国际上通常称为克拉克值。结果表明组成地壳的元素大约有 92 种,这些元素在地壳中的分布是很不均匀的,其中 O 、 Si 、 Al 、 Fe 、 Ca 、 Na 、 K 、 Mg 、 Ti 、 H10 种元素占地壳总重量的 99.96% 。同时地壳中的各种元素在不同地区、以及地壳的不同深度的分布也是不均匀的。

二、地壳的物质组成

㈠矿物:矿物是地壳中由地质作用形成的单质和化合物,它们具有相对固定的化学成分和物理性质,固态者还具有一定的晶体结构,它们在一定的地质作用中产生,是构成岩石和矿石的基本单元。自然界已知的 3000 多种矿物,绝大部分是固体;而固体矿物中,绝大部分是晶体。每一种晶体都具有特定的的化学成分、结构、物理性质,这些是鉴定晶体的重要依据。有不到 100 中矿物可以作为宝石。

㈡岩石:
岩石是天然产出的具有一定结构构造的矿物集合体,其中绝大部分岩石是多矿物集合体,少部分是单矿物集合体。

按不同的成因,可以将地壳中的岩石分为三大类:即岩浆岩、沉积岩、变质岩

⒈岩浆岩

岩浆是在上地幔及地壳深处形成的高温粘稠富含挥份的硅酸盐熔融体,岩浆冷凝固结后形成的岩石称为岩浆岩。其中在地表以下的不同深度形成的岩浆岩称为侵入岩;在地表以上形成的岩浆岩称为喷出岩或火山岩。

岩浆岩类型:根据岩浆岩中 SiO 2 的含量不同分为四大类,即超基性岩、基性岩、中性岩、酸性岩。

超基性岩类(橄榄岩 - 苦橄岩类): SiO 2 的含量〈 45% ,主要由铁镁矿物橄榄石,辉石组成,侵入岩的代表岩石为橄榄岩,喷出岩的代表岩石为苦橄岩,以侵入岩较常见。其中,结晶颗粒大、质地纯净的镁橄榄石、橄榄石晶体可以作为宝石。

另一类超基性岩是金伯利岩,主要矿物为橄榄石,次要矿物为金云母,金伯利岩又称角砾云母橄榄岩,金刚石就产与金伯利岩中。

基性岩类(辉长岩 - 玄武岩类): SiO 2 的含量 45%~53% ,主要矿物为辉石和斜长石。玄武岩是地壳中分布最广的岩浆岩。在玄武岩中发现的宝石有红宝石、蓝宝石、石榴石、尖晶石等。

中性岩类(闪长岩 - 安山岩类): SiO 2 的含量 53%~65% ,主要矿物为角闪石和斜长石。

酸性岩类(花岗岩 - 流纹岩类): SiO 2 的含量〉 65% ,主要矿物为石英、钾长石、纳长石,次要矿物为黑云母。

花岗岩是地壳中分布最广的侵入岩。许多宝石矿物与花岗岩特别是花刚伟晶岩有关。由于酸性岩浆中富含挥发份( H 2 O 、 F 、 Cl 、 B 、 N ),在主要矿物结晶以后,这些组分在残余岩浆中得以富集,同时,岩浆的粘度也随着主要硅酸岩矿物的析出大大降低,残余岩浆可以集中在岩体中央的洞穴和裂隙中形成大的晶体。像绿柱石、电气石、黄玉、锆石、水晶、紫晶等。此外,岩浆期后热液还可以在岩石裂隙中形成蛋白石、绿松石、玉髓、玛瑙等。

⒉沉积岩

沉积岩是在地表及地表以下不太深的地方形成的一种地质体,它是在常温常压下由风化作用、生物作用及某种火山作用形成的物质经搬运、沉积、成岩等作用形成的岩石。

⑴沉积岩的类型

陆源碎屑岩类:砾岩、砂岩、粉沙岩。

粘土岩类:粘土、泥岩、页岩。

化学岩及生物化学岩类:硅质岩、碳酸岩盐、岩盐等。

⑵与沉积岩有关的宝石:

在风化沉积过程中形成:煤精、珊瑚、硅化木、芙蓉石、玉髓、碧玉等

从陆源区搬运而来的宝石。

3 变质岩

地壳中已经形成的的岩石,在高温、高压和新物质的参与下,发生成分、结构、构造等方面的变化而形成的新的岩石。

⑴变质岩类型

接触变质岩:当岩浆侵入围岩,由于岩浆热的烘烤,同时,岩浆中所含化学活性较高的气态和液态组分会进入围岩,使围岩发生化学成分、矿物成分和结构构造的变化,由此形成的岩石称为接触变质岩。接触变质岩主要分布在岩体与围岩的接触带附近,主要有大理岩、石英岩、矽卡岩等。

区域变质岩:在地壳运动产生的强大地应力的作用下,加上温度、静压力和化学活动性的流体的共同作用,使大区域范围的岩石发生变质,形成新的岩石称为区域变质岩。

三、我国宝玉石矿床类型和分布特点

我国迄今共发现宝玉石矿点 200 多处,宝玉石品种近 60 种。按成因可以分为内生矿床、外生矿床和变质矿床。

一、内生矿床

与岩浆活动密切相关的矿床,包括岩浆矿床、伟晶岩矿床、气成热液型矿床和热液型矿床。

㈠岩浆岩型宝石矿床

⒈金刚石矿床:我国的金刚石矿床为金伯利岩型,主要产地辽宁瓦房店和山东蒙阴。

⒉蓝宝石矿床:产于玄武岩中,山东昌乐新生代玄武岩中的蓝宝石矿床是我国最大的蓝宝石矿床。此外在福建明溪、江苏六合、辽宁营口等地有十几个矿点。

⒊橄榄石矿床:产于玄武岩中,主要产地为河北万全县。

⒋梅花玉:是一种杏仁状的玻基粗面岩,在深褐或黑色底色上面布满红、绿、白、黄色的梅花状的图案。

㈡伟晶岩型宝石矿床

伟晶岩是宝石的天然宝库,主要有绿柱石、电气石、托帕石、水晶、石榴石等。我国最大的伟晶岩宝石矿床是新疆的阿勒泰伟晶岩矿床。此外还有内蒙古角力格太、云南贡山及元阳、金坪;湖南宜章等地。

㈢热液 — 交代型宝玉石矿床

⒈超基性岩交代岩型宝玉石矿床:主要有翡翠、软玉等矿床。

⒉接触交代型宝玉石矿床:我国的新疆和田玉(软玉)、辽宁岫岩玉属于此种类型。

㈣热液型宝玉石矿床:主要有独山玉(河南南阳)、鸡血石(内蒙巴林、浙江昌化)、玛瑙、田黄石(福建寿山)等。

二、外生矿床

在地表或近地表的岩石或矿床,在太阳、流水、大气和生物的作用下,发生机械破碎和化学变化,形成的产物在原地或经介质的搬运,在适宜的环境下聚集起来,形成有用矿物的堆积体 — 外生矿床。外生宝玉石矿床主要包括风化矿床和砂矿床。

㈠风化矿床

暴露在地表的岩石或矿床经过机械破碎和化学变化,使有用物质在原地聚集形成的矿床。

⒈残余矿床

原生岩石或矿床经化学变化,成矿物质物质在原地聚集形成的矿床。与残积、坡积砂矿床不同的是,它的组成矿物已经不是原岩中的矿物,而是经过风化作用形成的新矿物。

⒉风化 -- 淋滤矿床

原生岩石或矿床经化学变化形成胶体溶液或真溶液,成矿物质随地下水向下渗透到风化壳的下部,或进入原岩或原矿床内,与原岩或原矿床内的物质产生交换,形成新的有用矿物的聚集体 — 风化淋滤矿床。有价值的宝玉石矿床有:

⑴绿松石矿床:含磷和铜的硫化物矿物的中酸性火山岩的风化带中,常常形成大型的绿松石矿床。

⑵孔雀石矿床:主要分布在铜矿床、铜铁矿床的氧化带内。

⑶欧泊矿床:与沉积岩的古风化壳有关。

⑷绿玉髓:产于含镍超基性岩的风化壳中。

㈡砂矿床

原生矿床或岩石机械破碎后形成的碎屑在原地或被介质搬运,在搬运过程中发生机械分异作用,形成砂矿床。

⒈残积、坡积砂矿

暴露在地表的岩石或矿床在风化作用下崩解为岩石碎块和矿物碎屑,其中可溶的和较轻的部分被水带走,难溶的和较重的部分在原地保留下来,成为残积物,当其中有用物质聚集达到工业要求时,就形成残积矿床。

如果残积物在流水和重力的作用下,沿山坡逐渐向下移动,在斜坡下面平缓处堆积下来,就形成坡积砂矿。残积、坡积砂矿离原生矿很近,是原生矿可靠的找矿标志

⒉洪积砂矿

山区暴雨形成的洪流,流速很大,携带大量的碎屑物质沿山沟顺流而下。在出山之后,由于通道突然开阔。水流分散,流速迅速减低,搬运的物质就逐渐沉积下来,在山麓、谷口、盆地边缘以及岩溶盲谷中形成洪积物。洪积物里的砂矿称为洪积砂矿。原生矿附近的洪击砂矿,常常具有较大的工业价值。

残积、坡积砂矿和洪击砂矿是许多优质宝石的重要来源。例如,南非、澳大利亚等地的金刚石矿床主要产在残积、坡积砂矿中;缅甸优质红宝石矿床常常富集在含红宝石变质大理岩的溶洞中。

⒊冲击砂矿

冲击砂矿是河流形成的砂矿。冲积砂矿主要分布在现代河床以及两旁的河漫滩、河流阶地中,即顺河分布。此类矿床种类多,分布广,价值大,其中含有许多有价值的宝玉石矿产。

⒋滨海砂矿

在海岸附近,由于潮汐和暗流作用使有用矿物聚集,可以形成规模巨大的滨海砂矿。砂矿层常呈狭长的条带状,沿现代海滩展布,延伸可达数十至数百公里,向海方向逐渐变薄尖灭。

三、变质矿床

由变质作用形成的矿床称为变质矿床。变质作用是在地球内力的影响下,原岩在基本保持固态的条件下发生矿物成分和结构构造的变化,形成在新条件下稳定的岩石的过程。由岩浆期后气水热液交代作用引起的岩浆岩自变质作用不在此范畴。我国这类宝石矿床比较少,主要有产于浅变质细粒石英岩中的内蒙古绿玉髓矿床和河南密玉矿床。变质作用中形成的分散的宝石矿物可以作为砂矿的物质来源之一。

汝天真宝阁版权所有,并保留所有权利。转载本网站任何内容须征得同意并注明出处
Copyright lirutian.com All Rights Reserved. Powered by Rutian
粤ICP备05012276号