石榴石的成因礦物學分析

羅芬紅

摘 要：石榴石，是地質學中的專業術語，屬于上地幔主要的造巖礦物之一。石榴石的晶體和石榴籽的顏色、形狀非常十分相似，所以被稱之為“石榴石”。顏色好看且凈度高的石榴子石可以成為寶石，一般石榴石呈紅色。石榴石是常見的硅酸鹽礦物，陽離子類質同象而形成的不同的種類。基于此，本文對石榴石的種類以及形成原因進行簡要分析。

關鍵詞：石榴石;成因;礦物學

引言：石榴石是一種寶石，常見的石榴石呈現為暗紅色，進行細分又可分為玫紅色、酒紅色以及玫紫紅。在我國珠寶界，石榴石工藝名為“紫牙烏”。“牙烏（雅姑）”來自于阿拉伯語Yakut，而且又呈紫紅色，因此被稱為紫牙烏。石榴石來自地殼中某一特定區域，由于它特定的化學成分及內部結構，最后形成的寶石顏色十分鮮艷。其用途也很廣泛，它的硬度屬于中等，傳統工業經常用它來研磨、拋光、清潔物品。

一、石榴石的種類及性質

1.石榴石的種類

石榴石主要分為鈣系和鋁系這兩個系列，包括六個主要品種。第一個系列：鐵鋁榴石系列。鐵鋁石榴石，鐵鋁石榴子石是現代的一種叫做紅水晶的寶石。鐵鋁石榴子石化學式為Fe3Al2（SiO4）3，是最常見的石榴石寶石，呈現出深紅而透明的顏色。又被稱為“東方石榴石”、“紅水晶”或“鐵鋁石榴子石紅寶石”。在云母、片巖等變質巖中會有鐵鋁石榴子石產生，有時鐵鋁石榴子石也會附在礦物上，例如，紅柱石、十字石等。鎂鋁榴石，又叫做紅榴石。是一種紅色的石榴石，化學式為Mg3Al2（SiO4）3，等同于鎂鋁硅酸鹽，且鈣及二價鐵可以取替鎂的位置。紅榴石的顏色一般呈深紅色趨于黑色之間。紅榴石是高壓巖石的指標性礦物，透明的經常被用作寶石。錳鋁石榴石，化學式為Mn3Al2（SiO4）3。一般情況下會在花崗巖偉晶巖以及關聯性巖石中產生。在馬達加斯加地區經常會發現橙黃色的，而緬因州等地區會有紫紅色的。第二個系列：鈣鐵榴石系列。鈣鐵榴石，其化學式為Ca3Fe2（SiO4）3，因為其化學成分不同，會經常表現出紅、黃黑等各種顏色。目前種類有黃或綠色的黃榴石、綠色的翠榴石及黑色的黑榴石。一般情況下，在深處的火成巖中可以發現。黃榴石為金黃色的變種，黑榴石為黑色的變種。鈣鉻榴石是是最有價值的石榴石之一，因其產地被稱做”烏拉的祖母綠”。鈣鋁榴石，化學式為Ca3Al2（SiO4）3。呈現出肉桂棕色、紅色及黃色。能夠在已經變質的透輝石、硅灰石以及方柱石的接觸面上找到鈣鋁榴石。其中一種最引起關注的變種純凈綠色鈣鋁榴石稱為沙弗來石。在二十世紀六十年代時首次在肯尼亞及坦桑尼亞被發現，也是因其地名而取名的。鈣鉻榴石，化學式為Ca3Cr2（SiO4）3，是一種罕見的鮮亮綠色石榴石，一般情況下呈現為細小結晶狀，經常與橄欖巖、慶伯利巖中的鉻鐵礦一起發現[1]。

2.石榴石的性質

石榴石有以下兩種性質：第一，光學性質。石榴石的折射率為1.74-1.90，呈玻璃光澤表現為透明或微透明。根據品種的不同表現出的顏色也不同。例如，鎂鋁榴石表現為紅色、紫色、黃紅色，鐵鋁榴石表現為褐色、暗紅色、紫紅色，錳鋁榴石表現為黃橙色、橙紅色等。石榴石有很多種顏色，包括紅、橙、黃、綠、藍、紫、棕、黑、粉紅及透明。其中藍石榴石最為罕見。而藍石榴石內的礬含量較多，所以當其處在白熱光下時顏色就會轉變為紫色，還有部分石榴石也存在轉色的性質。在日光下，呈現為綠色、棕色、灰色和藍色的石榴石若在白熱光照射下就會顯示出淡紅、帶紫色或者粉紅色。正因為石榴石具備轉色的性質，所以經常被誤認為是金綠寶石。石榴石的光波傳輸性質由有寶石質素的透明樣品至工業用的不透明研磨料都有。礦物的光澤可以分類為玻璃及樹脂類。第二，力學性質。石榴石的硬度，因為不同種類的石榴石化學成分差異較大，其中，部分種類的原子化學鍵作用較強。因此這些礦物群展示出的硬度范圍會由約6.5至7.5摩氏硬度不等。其中，鐵鋁榴石的硬度最大經常被用作研磨。

二、石榴石的成因

石榴石是自然界中比較常見的礦物之一，它的成因類型繁多且分布廣泛。大部分礦床中都能夠產出石榴石。其中，砂礦是石榴石主要來源之一，此類礦床多為大、中型。除此之外，還可以在榴輝巖類礦床、變粒巖類礦床、火山巖類礦床等各類礦床中發現。

含有紅榴石成分較多的石榴石只可以在相對高壓的變質巖產生。例如，在地殼的底層或者地幔中的巖石。橄欖巖可能含有斜長石，或是含豐富鋁的尖晶石，或是含豐富紅榴石的石榴石，三種礦物都同時存在的話確認了一個令橄欖石及輝石礦物平衡的壓力溫度帶。以上三種礦物是以它們在橄欖巖礦物集合物中，在壓力增加的情況下，以其穩定性來排列。所以石榴橄欖巖只可能在地殼深處產生。石榴石形成時間十分漫長，是在高壓變質巖產生的，是在地殼運動過程中產生的這種寶石，里面富含大量的斜長石[2]。而且，它主要產在超基性的巖石中還有可能是殘坡積砂礦中，通常大粒的寶石級鎂鋁榴石比較稀有，因為里面含有各類不同的微量元素，所以能夠呈現出不同的顏色。石榴橄欖巖的捕虜巖，是金伯利巖從一百千米的石榴石珠寶或更深的地方被帶上來的，而由捕虜巖碎片中包含的石榴石則會用作鉆石勘探（中金伯利巖的指標礦物。在三至四千米或更深處，輝石成分中的鎂、鐵等把石榴石中的鋁取代了進而溶入石榴石中，制造出一個硅含量非常高的石榴石，并有作為鎂鐵榴石的固溶體性質。

結論：綜上所述，天然石榴石的成分復雜，由于所含物質不同，具有豐富的顏色，幾乎涵蓋了所有光譜。不同種類石榴石的形成條件都有所不同，在各個地區也會有當地特色的石榴石，甚至許多石榴石會根據生產地來命名。同時也就賦予了它特殊的含義。石榴石的用途也很多，由于其特殊的性質可以用來磨料、過濾介質、做寶石的原料以及各種精密一起的軸承等。

參考文獻：

[1]馬騰瀚. 內蒙古白音諾爾鉛鋅礦床石榴子石和閃鋅礦成因礦物學研究[D].中國地質大學（北京），2020.

[2]陳武.錢漢東.石榴石族寶石礦物的產狀和成因[J].寶石和寶石學雜志，2000，2（4）：33-37.

基金項目：項目名稱：北秦嶺太白地區片麻巖中石榴石礦物學特征研究，項目編號：SMXY202023。