關於礦物、岩石、寶石的一些知識，您知道嗎？
摘自：《發現珍稀寶石與礦物》 (加) 金伯利·泰特 著 馬志飛馬路平譯
一、晶體如何生長
礦物的化學變化
隨著地質條件的變化，礦物可能會接觸到能與之發生化學反應的物質，導致它們的化學成分重結晶，變成別的完全不同但穩定的礦物。方鉛礦（PbS）氧化成鉛礬（硫酸鉛）。藍銅礦（藍色的碳酸銅）可以變成孔雀石（綠色的碳酸銅）。如果以這種方式形成的孔雀石依然保持著藍銅礦晶體原來的形狀，它就被稱為假象，意思是「虛假的形態」。礦物對這種變化的抵抗能力有很大差別。有些礦物，如電氣石，能在數億年裡保持不變。而其他一些，如膽礬，一旦從地下取出來暴露於光線和空氣之中，很快就會碎成粉末。還有些晶體會被腐蝕性溶液部分溶解或侵蝕，如綠柱石；或者在晶體生長過程之中和之後由於岩石運動而斷裂，如片岩中的電氣石、石英或金雲母。
生長的空間
岩石中的孔洞給礦物生長成為晶形完美的晶體提供了不受阻礙的空間。而結果是只有少數幾種晶體，如天青石、螢石等會在空腔中朝著內部方向生長，在龜甲石內部的尖角空腔中生長方解石（如右邊的照片所示）。經過風化作用，或者人類的力量，這些保存下來的晶體從岩石中顯露出來，被稱作「晶洞」，是非常流行的礦物收藏品，也經常被當作裝飾品。
玄武岩是地球上最豐富的火山岩。在這種岩石中經常會發現球狀或管狀的空腔，是熱氣體被困在玄武岩熔岩中凝固以後形成的。在印度和巴西的一些玄武岩中，這些洞大到足夠容得下一個人站立其中。含有豐富的溶解礦物成分的水溶液流入到這些空腔中， 礦物晶體就會在這廣闊的空間中逐漸生長壯大。在一些更大的空間裡面，晶體可以長大到令人驚訝的尺寸。世界上最好的紫水晶、 瑪瑙和一類被稱為沸石的矽酸鹽礦物等很多都產自這樣的空腔裡。
生長的時間
在一件礦物標本身上，同時存在不止一種礦物是很常見的事情。這些礦物可能是同時生長，比如黃鐵礦和石英；也可能是一前一後生長， 比如在天青石上又長了螢石。某些纖細的晶體能被另外一種生長相對較快的礦物包裹起來，並起到一種保護的作用。石英中的金紅石包裹體就是一個很好的例子。
在礦脈中生長
礦脈是在岩石的裂縫中生長晶體的地方。它們從裂縫的表面朝內生長，會填滿整個空間。礦脈形成於各種活躍的地質環境中。在地殼上部，礦物能夠在寬闊的裂縫中結晶，結果就形成一些晶形完美、 可供收藏的晶體，比如石膏（252 頁）和綠簾石（221 頁）。當熔融的岩漿在岩石裂縫中結晶時就形成了被固體晶體充滿的礦脈，該過程會產生類似於霓石偉晶岩這樣的岩石。同時，熱液流體經常會攜帶有價值的礦物，沉澱於礦脈中。
方解石（龜背石），產於美國猶他州聖胡安縣，18×24×8公分
二、岩石是什麼？
岩石是由一種或多種礦物的晶體的集合體共生或者膠結在一起形成的。岩石中的晶體通常很小，而且往往連生，形狀也不規則。岩石主要有三類：火成岩、沉積岩和變質岩——根據它們的成分和結構不同，每一類又可以細分為很多種。
火成岩
當液態岩石（岩漿）冷卻、凝固時，火成岩就形成了。岩漿冷卻得越快，岩石中的晶體就會越小。地質學家通過觀察它的晶體大小，可以推算出火成岩形成的速度究竟有多快。如果岩漿從地下深處噴發上來，就被稱為熔岩。熔岩在地表的冷卻速度要比在地下深處時快得多，所以，相比於那些在地下深處冷卻、凝固而成的深成火成岩來說， 噴發出來的火成岩（由熔岩而形成）所含的礦物晶體要小得多。
沉積岩
沉積岩，可以由其他岩石和礦物的侵蝕碎片形成。這些岩石和礦物的碎屑沉積在河流、湖泊和海洋的底層。隨著時間的推移，這些微粒膠結在一起就形成了新的岩石。我們稱這種沉積岩為碎屑沉積岩。沉積岩也可以由曾經活著的生物遺體形成。例如，許多生活在海洋裡的生物利用碳酸鈣來製造它們的軀殼，當它們死去之後，這些軀殼沉澱於海底，碳酸鈣最終就會形成石灰岩。以這種方式形成的沉積岩被稱為有機沉積岩。此外，沉積岩也可以由化學作用形成。隨著海洋中的水分蒸發，剩余海水中的化學物質濃度逐漸增高，最終增高到一定程度時就會結晶形成礦物晶體，然後沉澱到海洋底部。這些礦物晶體被擠壓而形成的岩石，被稱為化學沉積岩。有時困在這些沉積物中的植物或動物會變成化石。
球狀花崗岩，產於芬蘭， 99×74×31公分。這種不太常見的侵入岩有獨特的外觀，只因它具有球狀體——同心層狀球形結構。這種球狀花崗岩被認為是一些岩石顆粒在冷卻的岩漿室中結晶形成的。
艾加斯塔片麻岩（冥古宙英云閃長岩），產於加拿大西北地區的斯拉維克拉通（也叫奴隸克拉通），9×9×6公分。位於加拿大耶洛奈夫以北300公里（185 英里）的一座島上。艾加斯塔河礦床被認為已經有35億至40億年的歷史——是地球上已知最古老的岩石之一。
變質岩
變質岩形成於地球深處，通常在造山帶之下。當火成岩或沉積岩被加熱或遭受巨大的壓力時，它們的外觀和礦物成分就可能發生改變 （變質的意思就是「改變了形態」）。例如，沉積岩石灰岩中很小的方解石晶體變成了變質岩大理岩中較大的晶體。在變質砂岩中，原來的石英顆粒變成了非常緻密的石英岩。
三、地球的循環程序
岩石可以循環，但跟我們回收利用廢紙或飲料罐不同。隨著時間的推移，地球上和地球內部的演變過程使得岩石從一種形式——火成岩、沉積岩或變質岩——變成另外一種形式，有時還能倒過來變化。岩石的這種變化，即使不以數百萬年或數十億年的時間尺度來計，至少也需要幾千年的時間。
岩漿是熔融的岩石，火成岩就是岩漿凝固形成的。如果岩漿被火山噴發至地表，它就凝固成噴出火成岩，如玄武岩。岩漿也可能在地表之下緩慢地凝固，形成一種侵入火成岩，如花崗岩。這些岩石會暴露在風、水和冰中——當然，先暴露的是噴出岩，但最終侵入岩也將如此。隨著火成岩經歷風化和侵蝕，破碎之後的岩石碎片被河水和溪流搬運到海洋中，最終在那裡沉積下來。鬆散的岩石碎片開始岩化，或者被壓實，而變成沉積岩。由於這些岩石被別的沉積物和沈積岩覆蓋，熱量和壓力都逐漸增大。一旦溫度和壓力升高到一定程度時——通常在地表之下幾公里深處——沉積岩就會發生重結晶，一種新的岩石類型就形成了：變質岩。如果溫度繼續升高，岩石可能會熔化，再次變成岩漿，循環就這樣開始了。
四、關於寶石
藍寶石、紅寶石、鑽石、碧璽、水晶……說起這些詞，我們總能將其與國王和王后、富人和名人、浮華和魅力聯繫在一起。自古以來，人們一直都為這些閃閃發光的寶石所深深陶醉。如果有合適的條件，地球上可以產 出體積很大而且透明的晶體，能被切割成寶石。事實上，大多數礦物都可以被切割製作成首飾，但人們最需要的是那種硬度大、抗磨損和破損、有著豐富色彩的礦物。就鑽石來說，無色透明、純淨無瑕的種類也和其他色彩豐富的寶石一樣珍貴。
寶石匠人為了把寶石內部的魅力展現出來，常在寶石表面切割打磨出很小的拋光面，就像光影魔術一樣，這些拋光面讓光線進入到寶石中，然後沿著一定的角度折射，在它從寶石中射出時造成光線發散，產生彩虹一樣的色彩，類似於讓光線通過棱鏡。這就是你在觀察寶石時所看到的閃閃發光的色彩。
有時候，雖然某些寶石是同一種礦物，但也有不同的名稱，這取決於它們的顏色。例如，藍寶石和紅寶石實際上是同一種礦物：剛玉。這二者的區別是在原子尺度上的，我們用肉眼所看不到的一些東西造成了它們的顏色不同。紅寶石呈紅色，而藍寶石可以是除了紅色 以外的其他任何顏色，但藍色最為常見。
在寶石切割的過程中，有時會損失超過一半的礦物，所以寶石被切割成不同的形狀，原因就在於人們想最大限度地提高它們的尺寸。個頭越大、晶形越完美、在地球上越稀有，它的價值就越高。
右：圓形明亮的切割無色鑽石，產於南非和加拿大，2.00 克拉和 3.06 克拉
五、關於隕石
地球並不是孤獨的，它存在於一個繞著太陽旋轉的行星和衛星系統中。這個太陽系，包括我們的地球，形成於45億多年前。在太陽系中還有其他的星體：小行星。它們與行星形成於同一時間，直徑從幾十公尺到幾百公里不等。其中的大部分在火星和木星運行軌道之間繞著太陽旋轉，該區域名叫「小行星帶」。
小行星是我們地球上隕石的主要來源。當「小行星帶」內的小行星互相撞擊時，其中的一方或雙方的碎片能夠分離，進入太空按照自己的軌道運行。有些小行星的碎片在朝著地球碰撞的途中就結束了自己的旅程。它們的運動速度超級快——每秒17公里——當它們接觸到地球的大氣層時就變得白熱化，航天器載入大氣層階段（即返回進入大氣層）就是這種形式。在這個白熱化的過程中，它們被稱作「流星」。大氣減緩了流星的速度，使它最終墜落於地球上，這時候它就成了一顆隕石。
隕石對於我們了解太陽系是如何形成的、由什麼形成的顯得十分重要。地球是一個地質活動十分活躍的星球，板塊構造理論（大陸漂移學說）認為地球的地殼正處於持續的循環之中。雖然地球已經有超過45億年的歷史了，但我們並沒有地球上最早的岩石標本，因為它們都循環轉化了。然而，似乎大多數小行星很少或沒有這種循環運動。組成它們自身的那些岩石自從太陽系誕生以來很少發生改變。因此隕石能夠告訴我們形成於我們星系的最早的岩石是什麼樣的。
隕石有三種基本類型：石隕石、石鐵隕石和鐵鎳隕石。石隕石，正如你所猜想的那樣，是由那些類似於我們地球表面上的礦物組成的。這些隕石來自小行星的外殼，是迄今為止最常見的類型。石鐵隕石，十分稀有，不太常見。它們是被閃亮的鐵鎳金屬所包圍的綠色礦物橄欖石。這些隕石來自小行星的深處，類似於地球深部靠近地核與 地幔的邊界。第三種類型是鐵鎳隕石，幾乎完全是鐵和鎳，因此非常重，還帶有很強的磁性。它們來自小行星的內核。
並非所有的隕石都來自小行星。有一些稀有的種類來自火星和我們的月球，它們二者都比地球小得多，這意味著它們的萬有引力更小——這可以解釋登上月球的宇航員為什麼能從地面上跳得很高。月亮和火星也會受到隕星的撞擊，如果它們被一個足夠大的小行星碎片撞擊，能夠造成岩石四處迸射，並能射向太空，因為束縛它們的萬有引力實在是太小了，如同小行星上迸射出來的隕星一樣，這些岩石最終也可能與地球相撞，如果我們有幸發現它們，就能好好研究一下了。隕星以驚人的速度進入地球大氣層——速度相當於大約用30秒的時間從上海移動到武漢。大多數隕星都很小，大氣層把它們的速度降低到只有每小時幾百公里。這意味著當它們撞擊地球卻未造成很大傷害時（除非砸中了汽車，類似事件出現過多次），它們將被部分埋藏於地下。然而，如果隕星太大，大氣層都難以降低它們的速度，它們能造成極大的破壞，並形成一個巨大的隕石坑。冰古拉蒂（Pingualuit）隕石坑就是一個例子，位於加拿大魁北克省，它是一個引人注目的圓形盆地，寬3.4公里（2 英里）。1940—50年代，加拿大安大略皇家博物館的維克多·米納（Victor Meen）和國家地理學會在勘探這裡時第一次發現了它。
斯普林沃特隕石上的拋光薄片，它是一塊發現於加拿大薩斯喀徹溫省斯普林沃特的石鐵隕石， 20×14×1.4公分，1.85公斤。
六、關於自然元素礦物
Native Elements
由一種基本元素組成的礦物被稱為自然元素礦物。它包括金屬礦物，如金、銀、鉑和銅；半金 屬礦物，如砷；以及非金屬礦物，包括金剛石、水晶、石墨和硫。這些物質有各種各樣的物理性質。許多不太常見的礦物都在這組中，因為在絕大多數情況下，讓一種元素形成游離狀態的條件是很罕見的。例如，鉛是一種豐富的元素，但它幾乎不以自然元素的形式存在。而相反的是，銅經常形成自由的金屬狀態，有時候能大量聚集，高達幾噸重。
上：金，產於加拿大不列顛哥倫比亞省布里奇河地區， 7×6×1公分
左：獎章，威廉·史密斯和查爾斯·伊頓（英國，1834 —1870 年），鉛銅合金，6×4.5公分。 “威廉”和“查爾斯”是1950年代中期生活在泰晤士河附近的兩個目不識丁的珠寶獵人，靠打造一些時尚的生活小物件而生活。大約在1857年，他們決定用石膏模具和鉛銅合金鑄 造一些「中世紀時期」的物件來賺更多的錢。這枚武士勳章就是其中的一個贗品，現在通常被稱作「比利和查理」。大英博物館和加拿大安大略皇家博物館都保存有這樣的樣品。
右：硫，產於意大利西西里島，9×10×11公分
金
化學式：Au，比重15.2~19.3
晶系：立方晶系，解理：無
斷口：鋸齒狀斷口
硬度：2.5~3.0，韌性：極好的延展性和柔韌性
晶體習性：金黃色，隨著其中混入的銀越來越多會逐漸變為銀黃色，或者隨著銅的替換而變為橙紅色。可以是八面體、十二面體和立方晶體或圓形，也可以是網狀、樹突狀、樹枝狀、薄片狀、纖維狀或海綿狀、塊狀、圓形的金塊或為魚鱗片和碎片狀。金屬光澤：不透明（除了最薄的金箔以外）。通常很粗糙。黃色條痕。
形成環境：與黃鐵礦、毒砂和其他硫化礦物產於熱液石英脈，以及這些礦床風化形成的砂礦。
主要產地：幾乎在每一個國家都有分佈，較為著名的有以下一些產地。加拿大：育空地區的克朗代克；安大略省有一些，如波丘派恩和赫姆洛地區；魁北克省的諾蘭達地區。美國：加利福尼亞州的Mother Lode成礦帶及其他一些地方；科羅拉多州的錫爾弗頓和特柳賴德；南達科他州的霍姆斯特克礦。拉丁美洲：巴西帕拉州的塞拉佩拉達。歐洲：英格蘭；羅馬尼亞的特蘭西瓦尼亞。非洲：加納的阿善堤；南非的威特沃特斯蘭德。亞洲：俄羅斯烏拉爾東部山坡（亞洲部分）；印度的邁索爾。澳大利亞：西澳大利亞的 卡爾古利、庫爾加迪和諾斯曼。（中國的產地有山東招遠、黑龍江沿岸、河南小秦嶺等地。——譯者。本書括注中礦物的中國主要產地均為譯者所加。）
名稱起源：它的英文名稱 gold 來歷已經不為人所知，但有人認為它起源於梵語「jyal」和德語“geld”。黃金的化學符號（Au）是 從拉丁語衍生過來的，原意為「閃耀的黎明」。偉大的古代文明——埃及、希臘、中國、非洲、阿茲特克和瑪雅——都垂涎於黃金的美麗。它像太陽一樣發出光芒，所以被認為是一種神聖的金屬，值得向上帝敬獻。與其他實用的金屬（如銅和鐵）不同，黃金的價值主要是像徵性的：它的價值取決於我們賦予它的地位。85%的黃金被用於珠寶、藝術品和其他純粹為了審美或奢華目的的領域中。
黃金的物理性質，使其成為財富和權力的象徵，特別是它的顏色、光澤和抗腐蝕的能力。黃金的延展性和柔韌性意味著它可以被鍛成一定形狀，拉成細絲。
黃金形成於兩種礦床類型：脈礦和砂礦。在脈狀礦床中，純金固結在岩石中，通常是極小的顆粒狀，肉眼是看不見的。
砂礦的形式，是這些含金岩石風化和侵蝕的結果。黃金被淘洗出來，然後被溪流和河水帶走，當流水速度減慢時，相對較重的黃金顆粒就沉澱並積累下來，形成礦床。加拿大最著名的砂礦 被發現於19世紀末的育空地區，曾引發了克朗代克淘金潮（1897—1898）。勘探者們剛開始是以淘金的方式，後來採取清淤疏浚河道的方式來獲取沙金。
左：希斯塔麥農（拜占庭，1028—1034），黃金，直徑2.5公分，重4.4公克。從羅曼努斯三世皇帝阿吉魯斯的統治開始，這樣的硬幣，在正面印製有基督像和羅曼努斯像，背面印製有聖母馬利亞像。
右：從石英中結晶出的金，產於美國加利福尼亞州普萊瑟縣，8.5×6.5×2.5公分。
上：一個獅子頭的徽章（波斯，阿契美尼德王朝，約公元前400年），帶有凸紋形裝飾的黃金，4.9×0.2×5.7公分。古老的皇室長袍往往用珠子或刺繡做裝飾， 但如果用黃金飾品的話就會給人以特別富有的感覺。凸紋形設計是在雕刻的基座上對黃金進行錘擊而形成的，從而產生圖形紋飾，然後再把這種裝飾品縫製在衣服上。獅子的力量是皇室權力的象徵。
下： 香煙盒（俄羅斯，約1912年），18K黃金並雕刻有葉片形狀的紋飾，7×5×1公分。在19世紀末，香煙盒與打火機開始成為一種個人裝飾品。到了20世紀初，俄羅斯、法國和英國都製造了許多精緻的香煙盒。這個時期的俄羅斯香煙盒上面有花卉和幾何圖案，並因由彼得·卡爾·法貝熱（Peter Carl Fabergé）設計而十分著名。第一次世界大戰後，吸煙被認為是一件時髦的事情，巴黎成了香煙盒設計中心。
項鍊，布切拉蒂（英國，大約1970 年），金鑲鑽，20×15×0.5公分。鑽石和黃金是在世界上經常一起被使用的昂貴珠寶。世界上最令人嚮往的奢侈品中，有很多來自梵克雅寶（Van Cleef & Arpels）和布切拉蒂（Buccellati）公司，經常有王公貴族、電影明星和富有的社會名流光顧這裡。
