碧玺原石

科普宝⽯形成全的过程——你知不知道的都在这⾥

世界上的宝⽯品种繁多，颜⾊各异，价值也⾼低不等，每种宝⽯的形成都有⼀定的必要条件。今天，⼩南就和⼤家分享

⼀下宝⽯形成的全过程。

在探索宝⽯形成过程之前，先给⼤家讲解⼀些地球科学的知识，将会使理解更加容易。

地球⼤致的结构可⽤苹果来类⽐：苹果⽪代表地球的表层或地壳（3-25英⾥厚，占地球体积约1%）；占地球体积80%

以上的为地幔，由果⾁代表（厚度超过1800英⾥）；⽽苹果核代表地核。

地球结构图

地核是地质学研究和了解得最少的部分，它的内部是固态，外层是液态；地幔是由熔岩（岩浆）组成；地壳的各个板块

以及固体的上地幔部分，称作“构造板块”，就漂浮在熔岩之上，缓慢移动。通常板块漂移速度和⼈的指甲⽣长速度差不

多，但在某些特殊时期，漂移速度会⼤⼤加快。板块间以各种⽅式相互作⽤，引起了如⽕⼭爆发，地震，造⼭运动等地

质活动，塑造了地球千姿百态的地貌。

地壳板块

除了钻⽯与橄榄⽯形成于地幔层，其他宝⽯矿物都形成于地壳层。地壳由来源和性质迥异的三种岩⽯组成：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。

岩⽯圈循环

地球形成以来，所有岩⽯都⼀直在经历反复循环变化的过程，称作“岩⽯圈循环”。

从底部红⾊区域看起，岩浆通过裂隙涌向地⾯，并缓慢冷却，形成“侵⼊岩浆岩”，并结晶出较⼤的晶体。当岩浆快速喷

出地表，如⽕⼭爆发，形成“喷出岩浆岩”，根据冷却速度的快慢，将形成⼩到中型颗粒的矿物晶体。⼀些岩浆冷却得如

此之快，只能形成⾮晶体。花岗⽯和⽞武岩分别是⼤晶体和⼩晶体⽕成岩的代表，⽽⿊曜⽯（⽕⼭玻璃）是⾮晶体。

⽕成岩⼀旦到达地⾯，将受到风化侵蚀作⽤⽽碎裂成⼩块，并由风或⽔携带并堆积在地表。随着时间推移，沉积层反复

堆叠加厚（在地⾯或⽔下）。来⾃上层沉积物的压⼒，使下层沉积物压缩，并产⽣各种化学和物理变化（成岩作⽤），

最终形成沉积岩。

蒸发作⽤也能产⽣沉积岩，例如：富含矿物质的⽔蒸发形成钟乳⽯或⽯笋。同样的，地表或浅层地表下携带矿物成分的

⽔，也能通过蒸发作⽤或析出作⽤，在岩⽯间的缝隙中或是岩层间形成该种矿物晶体。砂岩和⽯灰岩是常见的由成岩作

⽤形成的沉积岩。⽽欧珀和同步的英文 绿松⽯则由蒸发作⽤⽣成。

局部区域出现岩浆侵⼊(接触变质）或构造板块间相互作⽤（区域变质）将使⽕成岩和沉积岩受到⾼温（⾼压）作⽤，

⽽发⽣化学和晶体结构的变化，从⽽产⽣变质岩。变质作⽤使⽯灰⽯变为⼤理⽯，砂岩变为⽯英岩，蛇纹⽯变为软⽟。

在岩⽯圈循环中，还包含了⼦循环或交叉循环。⽐如板块间相互作我生病了 ⽤使沉积岩下沉，变为岩浆，再成为⽕成岩。或者变

质岩被抬升到地⾯，风化剥落再形成沉积岩等。

宝⽯是如何形成的呢？

每种宝⽯的形成，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。这就是为什么宝

每种宝⽯的形成，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。这就是为什么宝

⽯稀有，及某种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。

地壳中⼏种元素的丰度

在⾃然界中，宝⽯由以下三种⽅式形成：

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

解在⽔中历史英雄故事 ，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

某些硅酸盐类宝⽯如：集合形⽔晶（aggregatequartzes）、玛瑙或者⾮晶质的欧泊。

通常，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。

浅层地表环境中形成的硅酸盐宝⽯：图⼀是具有条带图案的素⾯的玛瑙，图⼆是具葡萄状集合⽅式的红⽟髓，图三是岩

缝中的⿊欧泊，图四是⼀⼩块普通欧泊。

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

左：浓盐⽔蒸发所形成的矿物：内华达州的“野莓⾊岩盐”

中：澳洲绿⾊岩盐（⽣活于盐⽔中的甲壳动物和微⽣物的天然绿⾊⾊素致⾊）

右：玫瑰状⽯膏

左：产于内华达州含有绿松⽯的岩⽯

中：极其少见的绿松⽯晶体产⾃弗吉尼亚州

右：孔雀⽯、绿松⽯和硅孔雀⽯矿脉共存于⼀块亚利桑那州的岩⽯

左：孔雀⽯和硅孔雀⽯的剖⾯

右：犹他州的蓝铜矿

如果要找玛瑙、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玛瑙产地）

美国西南地区主要绿松⽯矿藏

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；来⾃怀孕初期头疼 德州的素⾯棕榈树化⽯；恐龙蛋蛋壳化⽯碎⽚；红尖晶，红玛瑙和恐龙蛋蛋

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

的贝壳化舌头疼是什么原因 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（rockcrystalquartz）、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。

左：墨西哥⽔热环境中形成的紫⽔晶

中：⽯英中的黄⾦矿脉

右：亚利桑那州岩⽯中的铜矿脉

左：⽔热环境形成的萤⽯晶体

中：⽯英中树枝状产出的银

右：⽔热环境中⽣成的天然祖母绿

晶洞：沉积岩中的孔洞，或⽕成岩中的⽓体所形成的空洞，常常是⽔热溶液发⽣结晶的地⽅。这⼀过程的产物叫晶洞，

并通常含有玛瑙或⽔晶。晶洞是矿物爱好者的⼀⼤最爱。

⼩型⽯英晶洞；⼤型紫⽔晶“⼤教堂”；亚利桑那州的稀有蓝铜矿晶洞

从岩浆中结晶

当岩浆冷却时，如果有合适的温度、压⼒、空间和⾜够时间，某些宝⽯将会⽣成。在每种宝⽯形成的同时，亦减少（或

⽤尽）了周围形成该种宝⽯所需要的元素。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，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宝

⽯出⽣的侵⼊岩中开采宝⽯，⽽是寻找这些携带宝⽯的侵⼊岩，在被抬升到地⾯后，受到风化作⽤，从其中的剥落出的

宝⽯，或由侵蚀作⽤暴露出的宝⽯。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宝⽯晶体。（见后⽂地幔宝⽯）。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。

左：中国产托帕⽯晶体

左：中国产托帕⽯晶体

中：微斜长⽯中的锰铝sunday怎么读 榴⽯晶体产地中国

右：围岩中巨⼤的⾮宝⽯级⽯榴⽯晶体。

在地幔中形成的宝⽯：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。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）。这些形成钻⽯的岩浆（仍然携带钻⽯）

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，钻⽯就被“封藏”在这些岩⽯中。⽕⼭锥被风化消失，其中钻⽯就富集在地表，其他

钻⽯仍然在⾦伯利岩桶（或钾镁煌斑岩）中（灰⾊部分）。

左：俄罗斯产⾦伯利岩中的钻⽯

右：亚利桑那产⽞武岩中的橄榄⽯。

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。

伟晶岩中常见的宝⽯有：祖母绿、托帕⽯、碧玺、粉晶、⾦绿宝⽯和锂辉⽯。

图⼀是世界级的海蓝宝晶体，产⾃巴基斯坦北部伟晶岩中

图⼆是粉⾊碧玺原⽯产⾃伟晶岩质的加州斯图亚特矿区

图三是祖母绿晶体

图四是来⾃某巴西伟晶岩矿的粉晶

从蒸汽中冷凝

蒸汽形成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宝⽯。所形成的宝⽯通常是独⽴的，不和洞壁紧密连接的，常出现“双尖浙江大学专业 ”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钻⽯）

左：⽕成岩浆泡在⽔热环境中被⽯英充填

右：产⾃德国的岩浆泡，其中的钟乳⽯笋被微⼩的⽔晶晶体覆盖

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。

⽣长在贝壳化⽯内部的⽅解⽯晶体，来⾃弗罗⾥达

形成后的变化（变质作⽤）

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，红宝⽯、⽯榴⽯和尖晶⽯常常在受到变质作⽤的岩⽯中结晶。

左：变质⽯英岩中的红宝⽯

中：青⾦⽯法⽼头像

右：⼤理⽯蛋，由⽯灰岩变质形成

有机宝⽯成因

⼀、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。

左：⼤溪地珍珠⿊珊瑚胸针

右：⿊珊瑚条（蛋⽩质珊瑚）

⼆、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（bogoak）。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。

左：约1880年制作的沼泽橡树胸针（⼀种半⽯化的⽊材，来⾃古代的泥炭沼泽，和煤精类似）

右：稀有的缅甸“⾎珀”和波罗的海琥珀

宝⽯的发现和开采

宝⽯形成的地点和宝⽯被开采、收集（这两者通常也不在同处）的地点是有很⼤分别的。我们开采宝⽯的地⽅叫做宝⽯

矿床，分为原⽣矿床和次⽣矿床两种。

⼀、原⽣矿床

原⽣矿床是指某种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，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。

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，但宝⽯却极少，只有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，将含宝⽯的岩层暴露出来。

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宝⽯，⼤部分宝⽯开采⼯作都是

由较慢的⼈⼒来完成的。美国的蓝宝⽯，就是在硬岩⽯中开采出的，主要产⾃蒙⼤拿州的YogoGulch，开采也是时断时

续，主要由当时的经济环境决定。当地的蓝宝⽯晶体包含在钾镁煌斑岩伟晶岩中。虽然当地产出的蓝宝⽯是世界⼀流⽔

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蓝宝⽯原⽯和切磨前后。yogo蓝宝⽯是世界上最漂亮最昂贵的蓝宝⽯之⼀。

⼆、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，宝⽯矿也⼀样。风化侵蚀将使宝⽯从岩⽯中剥落，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，相对于坚硬的宝⽯，从围岩中剥落出来，在原址上堆积形成的宝⽯矿床称为残积矿。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，较少宝⽯级别的晶体。

世界上最⼤的橄榄⽯矿，位于亚利桑那州SanCarlosApacheRervation，就是残积矿类型，由橄榄⽯从⽕⼭⽞武岩

原⽣矿床中剥落堆积形成。

亚利桑那州SanCarlosApacheRervation橄榄⽯产地

亚利桑那州橄榄⽯，残积矿出产，原⽯棱⾓分明并多裂纹

冲积矿：更常见的，通常更有价值的，是冲积矿（也被成为“placer”）。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。由于⼤部分宝⽯都⽐岩⽯重，所以宝⽯与砾⽯、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。

澳⼤利亚尖晶⽯原⽯，开采⾃冲积矿。

阿肯⾊州的钻⽯原⽯（都⼩于⼀克拉），于残积矿中⼿⼯开采、筛选。

科普|ZULTANITE苏坦莱：变⾊不变⼼的⽔铝⽯

资讯｜西班⽛珠宝商CarrerayCarrera推出新作品：以龙为灵感

鉴定｜宝⽯产地知多少？⼀张地图让你跟着宝⽯⾛世界！

展会｜Medusa:JewelleryandTaboos珠宝展呈现⼈类⽂化别样属性

免责：本平台所载的⽂/图等稿件均出于传递更多信息和学习之⽬的，图⽂等资料版权归版权所有⼈所有。本平台使⽤的

⾮原创内容⽆法⼀⼀和版权者联系，如有侵权，请及时与本平台联系，我们将会在第⼀时间采取相应措施，以免给双⽅

造成不必要的损失。