礦石礦物－石榴石

摘自中國湖南國際礦物寶石博覽會

石榴石，地質學專業術語，上地函主要造岩礦物之一。石榴石晶體與石榴籽的形狀、顏色十分相似，故名「石榴石」。顏色好、淨度高的石榴子石可以成為寶石。石榴石的英文名稱為Garnet，由拉丁文“Granatum”演變而來，意思是「像種子一樣」。常見的石榴石為紅色，但其顏色的種類十分廣闊，幾乎涵蓋了整個光譜的顏色。

石榴石的簡介

石榴石，中國古時稱為紫鴉烏或子牙烏，是一種在青銅時代已經使用為寶石及研磨料（Abrasive）的礦物。常見的石榴石為紅色，石榴石英文"Garnet"來自拉丁文"granatus"（"grain"，即穀物），可能由"Punica granatum"（"pomegranate"，即石榴）而來，它是一種有紅色種子的植物，其形狀、大小及顏色都與部分石榴石結晶類似。

常見的石榴石因應其化學成分而確認為六種種類，分別為紅榴石（Pyrope）、鐵鋁榴石（Almandine）、錳鋁榴石（Spessartite）、鈣鐵榴石（Andradite）、鈣鋁榴石（Grossular，變種有沙弗來石（tsavorite）及肉桂石（hessonite）及鈣鉻榴石（Uvarovite）。石榴石形成兩個固溶體系列：（1）紅榴石-鐵鋁榴石-錳鋁榴石及；（2）鈣鉻榴石-鈣鋁榴石-鈣鐵榴石。石榴石在國際上沒有等級的區分，所謂的幾A都是用個人的看法來區分的，同一款石榴石在不同人手中能說出不同A數。

主要成分

石榴石化學組成較為複雜，不同元素構成不同的組合，故而形成類質同像的系列石榴石族。其通式為A3B2(SiO4)3，其中A代表二價元素（鈣、鎂、鐵、錳等），B為三價元素（鋁、鐵、鉻、鈦、釩、鋯等）。常見的有鎂鋁榴石，其含鉻和鐵元素而呈血紅、紫紅和褐紅色等；其次是鐵鋁榴石，呈紫紅色，包體發育的晶體，可琢磨出四射星光；鎂鐵榴石呈淡玫瑰—紫紅色，是石榴石類寶石的重要品種之一；鈣鋁榴石含微量釩和鉻離子，故而有稱為上品的綠色品種。

由於三價陽離子半徑相近，彼此間易發生類質同像代替。二價陽離子則不同，由於Ca比Mg、Fe、Mn等離子的半徑大，難於與之發生類質同像代替。因此，通常將石榴石劃分為兩個系列：

（1）鋁質系列：Mg3Al2(SiO4)3－Fe3Al2(SiO4)3－Mn3Al2(SiO4)3 是以半徑較小的Mg、Fe、Mn等二價陽離子、以Al為主要三價陽離子組成的類質同象系列，常見品種有鎂鋁榴石、鐵鋁榴石、錳鋁榴石。

（2）鈣質系列：Ca3Al2(SiO4)3－Ca3Fe2(SiO4)3－Ca3Cr2(SiO4)3 是大半徑的二價陽離子Ca為主的類質同象系列，常見的有鈣鋁榴石、鈣鐵榴石、鈣鉻榴石。此外，有些石榴石的晶格還附加有OH離子，形成含水的亞種，如水鈣鋁榴石等。由於廣泛的類質同象替代，石榴石的化學成分通常很複雜，自然界石榴石的成分通常是類質同象替代的過渡態，很少有端員組分的石榴石存在。

地質狀況

產地

鎂鋁榴石主要產在超基性岩中及其殘坡積砂礦中，大粒的寶石級鎂鋁榴石罕見。前蘇聯、挪威、捷克和中國江蘇均有產出；鎂鐵榴石主要產自美國和坦尚尼亞等國；鐵鋁榴石生成在雲母片岩和角閃片麻岩等變質岩及砂礦之中，產地有斯里蘭卡、巴西、馬達加斯加、印度等國；鈣鋁榴石是矽卡岩的產物，但在蛇紋岩和輝長岩的蝕變帶上也有發現，例如肯亞、巴基斯坦、前蘇聯和中國產出綠色鈣鋁榴石。桂榴石產自斯里蘭卡；錳鋁榴石產在偉晶岩中，有些變質岩中也有出現，寶石級錳鋁榴石產自緬甸、斯里蘭卡、巴西等國；鈣鐵榴石是片岩和變質灰岩帶的產物，呈褐色和綠色，翠榴石和黃榴石產在蛇紋岩中，黑榴石產在富鹼性火成岩中，在前蘇聯和剛果均有產出；鈣鉻榴石是氣成熱水溶液與含鈣超基性岩作用的產物，前蘇聯和美國均有發現。多數寶石級石榴石發現在沖積砂礦中。

地質意義

岩石溫度史記錄

石榴石群是利用岩石圈熱動力學（geothermobarometry）去理解許多火成岩及變質岩起源的一個關鍵礦物。石榴石中的元素擴散速度與其他礦物相較之下較為緩慢，而且石榴石也相對能抵抗交代作用（metasomatism）。所以個別能夠保存其內部複合帶的石榴石會被用來理解其身處岩石的溫度變化歷史。而一些沒有複合帶的石榴石則會被理解為因為擴散而導致單一化，而因為以上影響而單一化的情況亦可以用來推測身處岩石溫度的變化歷史。

形成條件

石榴石在分析岩石的變質情況亦有其功用。例如榴輝岩可以定義為有玄武岩成分的岩石，但主要由石榴石及綠輝石（omphacite）構成。含有紅榴石成分較多的石榴石只可以在相對高壓的變質岩產生，例如在地殼的底層及地函中的岩石。橄欖岩可能含有斜長石（Plagioclase），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（Peridot）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岩礦物集合物中，在壓力增加的情況下，以其穩定性來排列。所以石榴橄欖岩只可能在地殼深處產生。石榴橄欖岩的捕虜岩（Xenolith）由金伯利岩從100km或更深處被帶上來，而由捕虜岩碎片中包含的石榴石則會用作鑽石勘探（prospecting）中金伯利岩的指標礦物。在300至400km及更深處，輝石成分因為(Mg,Fe)及Si取代了在石榴石的正八面體(Y)位置的2Al而溶入石榴石中，製造出一個矽含量高得不尋常的石榴石，並有作為鎂鐵榴石的固溶體性質。此高矽含量的石榴石被確認包含在鑽石中。

分類

石榴石的顏色受成分影響，呈現多種顏色，其中紅色系列包括紅色、粉紅色、紫紅、橙紅；黃色系列包括黃色、橘黃、密黃、褐黃；綠色系列包括翠綠、橄欖綠、黃綠。晶面呈玻璃光澤、亞金剛光澤，斷口顯油脂光澤。透明至半透明。均質體，不具多色性，沒有雙折射現象。石榴石可分成兩個系列、六個主要品種：鐵鋁榴石系列（鎂鋁榴石、鐵鋁榴石、錳鋁榴石）和鈣鐵榴石系列（鈣鉻榴石、鈣鋁榴石、鈣鐵榴石）。

應用

石榴石砂是一種好的研磨料，亦是一種常用來代替噴砂處理（Sandblasting）中的矽砂。

與高壓水混合後，石榴石在水刀切割（Water jet cutter）中被用作切割鋼及其他物料。

石榴石砂亦被用為水淨化的媒介。

石榴石濾料又稱「玉砂」或「天然金剛砂」，具有較強的硬度和很好的耐酸耐鹼性，是一種島狀結構的鋁（鈣）矽酸鹽，它色多優美，經高純度磁性選出的有灰、紅、綠、白等多種染色體，是國外目前新開發的立體噴牆塗料，還是玻殼廠唯一能做彩殼噴砂耐磨料，由於它內部化學分子多，化學穩定性好等特性。是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑為原料經由電阻爐高溫冶煉而成。

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