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  中国发现或利用金刚石的时代,比宝石或黄金都迟得多,较早的记载见

问题:什么样的岩石里藏有宝石?

地球的内部组成和结构是目前地球科学研究的前沿领域,Science杂志曾公布125个今后人类将致力解决的、最具挑战性的关键科学问题,其中“地球内部是如何运行的”被列为第十个科学问题,位于地球科学领域之首位。这是因为人类目前对地球内部的了解还非常有限,固体地球的半径达6400公里,而我们目前钻探最深只能到达12公里深处。上天不易,入地更难,我们只能通过出露于地表的地质作用过程中形成的岩石,来推测地球内部的结构和组成。

  《南史·西南夷传》称:“天竺迦毗黎国,元嘉五年(428),国王月爱,遣使奉表献金刚指环,勒金环诸宝物”;“呵罗单国都矇婆州,元嘉七年遣使献金刚指环。”1970年,在南京栖霞山附近之象山东晋(317~420)尚书王彬家族7号墓中出土文物中,有镶嵌金刚石的银指环一件,属中亚、西亚的艺术风格,是迄今所知的国内最早饰有金刚石的饰物。考古资料与史书记载,大体上可以相互印证。

回答:

地幔捕虏体是深部岩浆如金伯利岩、火成碳酸岩、玄武岩等带至地表来源于地幔的岩石包体,它们是研究深部地幔的天然窗口。岩浆起源深度不同,携带的地幔捕虏体的物质组成和提供的信息也不同。碳酸岩是地表赋碳的主要岩石之一,其岩浆起源深度一直存在争论。实验岩石学的研究证实碳酸岩岩浆最深能在地幔700公里处形成,而地球化学证据显示碳酸岩是富CO2硅酸岩岩浆在地壳深度发生液态不混溶的产物。有关深部地幔的信息主要是通过高温高压实验和幔源金刚石内的超高压矿物包裹体得到的,很难直接获得来自软流圏以下的地幔捕虏体,这极大地制约了我们对碳酸岩岩浆起源和深部碳循环的认识。

  我国古代的金刚石大概确从西域传入,如《旧唐书·西戎》载:“天竺国有金刚,似紫石英,百炼不销,可以切玉。”《抱扑子》亦云:“扶南国出金刚,生水底石上,如钟乳状,体似紫石英,可以刻玉。”《齐东野语》有云:“玉人攻玉,以恒河之砂,以金刚钻镂之,其形如鼠矢,青黑色如石如铁。相传出西域及回纥高山顶上,鹰隼粘带食腹中,遣粪于河岸砂碛间。”

谢谢邀请,如果我的回答对你有所帮助,欢迎关注。

北京大学地球与空间科学学院许成研究员与张立飞教授和费英伟教授合作,首次在我国华北克拉通中北部的内蒙古丰镇和河北怀安一带的碳酸岩内发现了榴辉岩捕虏体。榴辉岩主要由绿辉石和石榴石组成,石榴石内包裹磷灰石、金红石、绿辉石、蓝晶石、石英等矿物。更为重要的是,他们在榴辉岩的石榴石内发现了超硅石榴石(Pyr90-93Alm3-7Gro2-4)包体(图),其硅分子组成为3.15-3.22,X衍射和拉曼光谱均证实它为超硅石榴石,穆斯堡尔谱分析显示该矿物具有高的Fe3 (Fe3 /全Fe~0.87),远高于目前金刚石内发现的超硅石榴石(Fe3 /全Fe < 0.4)。他们通过高温高压实验合成了相似化学组成的超硅石榴石,并标定压力大于13GPa(图)。超硅石榴石是一种典型的超高压矿物,主要分布于地幔200公里以下,其化学式为Mg3(MgSi)(SiO2),由于其硅具有六次配位结构区别于一般石榴石,并且六配位硅的含量越高,形成的压力越大。目前该类矿物仅在陨石和少量金刚石的包体内发现,且相对亏损三价铁。富三价铁超硅石榴石的发现揭示了地幔软流圈底部或地幔过渡层存在富氧成分,与地表俯冲的沉积碳酸盐密切相关,这也表明碳酸岩岩浆可能形成于地幔过渡带。该项研究对于进一步探讨地幔过渡带的动力学演化和和碳酸岩浆的起源都具有重要意义。

  《玄中记》称:“大秦国出金刚,一名削玉刀。”《十洲记》提到“西海流砂有昆吾石,洽之作剑如铁,光明如水精,割玉如泥,此亦金刚之大者。”从这些记述中,不难看出,古人对金刚石的晶形、硬度、透明度、颜色等物理性状之表述,基本上是正确的。并提到印度产金刚石砂,也符合实际情况。

从地质的角度讲,岩石主要分为三大类,岩浆岩、沉积岩和变质岩。但是这三大岩中,都会有宝石的出现下面给大家举一些例子。

该项研究成果于2017年4月7日发表在Science子刊Science Advances期刊上(Xu et al.,Sci. Adv. 2017;3: e1601589)。许成研究员是文章的第一作者,许成研究员、张立飞教授和费英伟教授为共同通讯作者,捷克孟德尔大学的Jindřich Kynický、Miroslav Pohanka和宋文磊博士,美国卡内基研究所的陶仁彪博士以及地空学院的刘曦研究员参与了此项工作,该成果获得了科技部“973”项目、国家自然科学基金委项目和美国卡内基研究所项目的资助。

  到明代,记载更多,如《明会典·朝贡》中提到永乐七年(1409)至天顺时期(1457~1464),西域向明朝廷进贡宝玉、宝石者达38个国家及番邦、边卫。

第一、岩浆岩:

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  晋代时印度人称金刚石为“博日罗”,系坚硬的兵器之意。后来,翻译为汉文时,联想到“金刚”是坚硬的意思,于是就称金刚石了。

1、钻石:金伯利岩、钾镁煌斑岩

 

  至于国人发现金刚石,据地方志记载,在明代时已在山东沂沐河流域找到过。清代道光年间 (1821~1850)湖南农民在沅水流域常德地区淘取砂金时,亦曾发现过金刚石。近代,黑龙江爱辉县的烟筒山也有发现。真正有意识地去找金刚石,还是解放以后的事。

金伯利岩和钾镁煌斑岩是钻石主要的成矿母岩,最开始钻石主要发现在金伯利岩中,但是澳大利亚钻石矿床的发现,打破了金伯利岩的垄断,但是钾镁煌斑岩中生产彩色钻石,其中以澳大利亚的啊盖尔矿床最为出名。下图为含有钻石的金伯利岩。

华北克拉通中北部的内蒙古丰镇和河北怀安一带的碳酸岩内发现的含有超硅石榴石的榴辉岩捕虏体

  从地质角度开发金刚石,始于1952年。当时,在湖南沅水流域发现具有经济价值的金刚石砂。60年代在山东沂蒙山区第一次找到金刚石的原生矿,70年代在辽南找到规模较大、质量较优的金刚石原生矿,到80年代,我国探明金刚石的储量已到达世界第10位。

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编辑:安宁

  在这几十年的勘探与找寻工作中,目前已发现较大的金刚石有:

金伯利岩中除了盛产钻石以外,同样伴生有其他宝石类型,比如说宝石级锆石(以红锆石为主)、石榴石(以镁铝榴石为主)、(铬)透辉石等等。由于金伯利岩来源较深,所以通常情况下,矿物中的Cr含量较高,颜色也通常较为鲜艳。

  1971年9月25日,在江苏新沂到宿迁的公路之旁,发现一颗重52.71克拉的金刚石。

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  1977年12月21日,在山东临沂芨山乡常林村,一位女农民魏振芳在田间翻地时,发现一颗重158.786克拉的金刚石,长36.3毫米,宽29.6毫米,高17.3毫米。呈淡黄色,透明状,这是我国现存的最大金刚石,命名为“常林钻石”。

2、红、蓝宝石:玄武岩

  1981年8月中旬,在山东郯城原生矿中发现一颗重124.27克拉的金刚石,其体积为长32毫米,宽31.5毫米,高15毫米。呈棕黄色,透明,是立方体与菱形十二面体的聚形,局部有小裂纹和较多的石墨包裹体,命名为

通常看到的玄武岩都是那种黑黑的那种感觉,想要看玄武岩,东北的五大连池是一个很好的地方。玄武岩虽然长得黑,但是也可以产出有漂亮的宝石,我国东部北至黑龙江,南至海南岛,有一条新生代的玄武岩带,盛产宝石,以山东的昌乐蓝宝石最为出名。下图为玄武岩中的蓝宝石。

  “陈埠1号”。

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  1982年9月上旬和1983年5月,在“陈埠1号”的发现地又找到两颗,分别重96.94克拉和92.86克拉,该地距“常林钻石”出土处以西约4公里。可见此“常林钻石”可能是由此原生矿风化以后冲刷搬运到冲积层中埋藏的。

其他宝石品种:盛产宝石的玄武岩中,同样伴生有其他类型的宝石,如锆石(以锆石为主)、石榴石(以铁铝榴石为主)、辉石(以普通辉石为主)等。这些矿物都可以长得非常巨大,尤其以辉石为大。玄武岩中的宝石有一个共同的特点,即使颜色偏黑,可能与玄武岩中的铁含量较大有关。下图为黑龙江穆棱地区所产出的宝石级锆石。

  1983年11月14日,在山东蒙阴原生矿中发现一颗重119.01克拉的金刚石,仅次于“常林钻石”和“陈埠1号”,位居第三,称为“蒙山1号”。

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  所有这些金刚石发现以后,都很快就上交国家保管,并没有像国外那样各有坎坷的经历,也没有发生离奇变幻的故事。

3、海蓝宝石:花岗伟晶岩

  过去,我国有无重大的金刚石发现的报道?有史可据的未曾见到,但在山东沂沐河一带,流传着1939年农民罗振邦曾在河边拣到一颗重218.57克拉的,其后的经历,无人知晓,现在何处?也无从可考,如果仍存在的话,它比“常林钻石”还大呢!

在这里,我们暂且将花岗伟晶岩归类为岩浆岩,其实对于花岗伟晶岩本身的成因,目前还存在较大的争议。既然叫做伟晶岩,就说明组成该类岩石的矿物都是非常“伟大”的,所以在这类岩石中,通常能够见到非常多的宝石品种,晶体巨大,并且透明度较高,净度较好,在我国,最典型的就是三号矿坑中的海蓝宝石。

  寻找金刚石

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  从上面讲述的诸多故事中,我们已经知道寻找金刚石与黄金一样,无非是两个地方:一是在河流、河岸的冲积泥沙中或山坡的碎石砂土中,也就是金刚石砂;二是在山上岩石的原生矿。当然,找寻与流水有关的金刚石砂,带有很大的偶然性,但它必然与上游山地上的原生金刚石矿有联系,并且一旦有发现,这些砂矿的颗粒都比较大,有的甚至是砾石,基本上属于宝石级的,其价格也很高。如果能找到原生的金刚石矿,那是最理想的,前途无量。小颗粒的数量较多,大颗粒的较少。作为地质队,一般都注意寻找原生的金刚石矿。

除了海蓝宝石以外,很多宝石都可以在伟晶岩中找到身影,比如说,托帕石、碧玺、其他颜色的绿柱石、萤石等。下图为托帕石原石。

  怎样才能发现原生的金刚石矿?

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  从山东蒙阴金刚石矿发现的经过,便可以窥见一斑。当地位于沂沐河流域,早在明代已经发现金刚石砂,解放前也找到过。1957年地质勘探队进山后,也就从金刚石砂入手,初步摸清流域内金刚石砂分布的范围。到 1960年,又在蒙阴一个小山沟内找到两颗不大的金刚石,终于揭开找寻原生金刚石矿的序幕。地质队员们分析了砂矿的地质条件,认为金刚石砂来源于蒙阴盆地的边缘地带。1965年,找矿人员又从蒙阴盆地南侧西段的河沟中发现了一些金刚石砂以及金刚石的“卫星矿物”——镁铝榴石。后者,预示金刚石原生矿就在不远的地方。于是,工程师们就在现场讨论如何进一步工作的部署。1965年8月24日,一个9人找矿小组终于在预测区内发现含金刚石的金伯利岩。要知道,南非的金刚石矿就是在这种岩石里挖到的。1966年,地质队邀请了一位 1964年曾参加过南非金伯利岩考察工作的地质学家到现场观察和讨论,强调利用镁铝榴石来寻找金刚石原生矿的重要方法,后来,确实找到了好几处含金刚石的金伯利岩筒和岩脉,并由它们组成三个矿带,为开采当地的原生金刚石矿取得重大成果。

第二,变质岩

  利用“镁铝榴石”寻找金刚石矿,在国外也有不少故事:1935年,加拿大地质学家威廉森应邀到坦桑尼亚一家开发黄金与金刚石的公司担承地质工程师,他发现“镁铝榴石”与“钛铁矿”两种“卫星矿物”,认为有可能找到金刚石矿,可是公司的老板不肯出重金雇佣他。于1938年,他就离开了那里,来到马布基,在一位印度律师的资助下,雇佣几位非洲工人,独立开办起金刚石矿。      1940年 月3   日,工人詹姆斯在卢本波镇西北的姆瓦6杜伊村发现一块钛铁矿,交给威廉森,他从中找出一颗重2克拉的金刚石。后来,又在那里找到一个特大的金刚石矿,并以自己的名字命名为“威廉森金刚石矿”,占地146公顷,储量达5000万克拉。到1942年,成立了“威廉森金刚石有限公司”,年产       10万克拉,成为当时世界上最大的金刚石矿。

1、红宝石、尖晶石:大理岩

  再一个例子,发生在西伯利亚。1940年地质学家索波列夫认为那里的地质条件与南非产金刚石的一样,但直到1948年,虽经两次搜索,均一无所获。到1949年,又去寻找,8月的一天,终于找到一颗小金刚石砂,继后,又找到21颗,这就坚定了索波列夫的信心。直到1953年,有人在一条小河流里发现“卫星矿物”——镁铝榴石,引起远在列宁格勒的两位女地质学家的兴趣,第二年,她俩自愿“东征”,根据“卫星矿物”的线索,终于在俄罗斯大地上首次发现雅库特地区的大金刚石矿,年产1200万克拉,使俄罗斯成为南非之后的第二个产金刚石的大国。

优质的红宝石、尖晶石多数产在大理岩中,有时红色的宝石与大理岩相应,让人们舍不得将其切磨成为成品,本身就可以作为一种非常好的观赏石进行收藏。

  第三个例子,发生在澳大利亚,1979年7月,莫琳小姐在澳大利亚酉北部热带地区出产金伯利岩地带,根据溪流中砂砾石内含有丰富的镁铝榴石、镁钛铁矿、铬透辉石(金伯利岩的风化物),在其上游找到原生的金刚石矿,每年可产2500万克拉,可开采20年。在此以前,全世界出产金刚石为5000万克拉,其中2800万克拉来自非洲,1100万克拉来自前苏联,其余则是巴西、委内瑞拉、圭亚那、印度、印尼。此后,澳大利亚成为世界第二了。到1979年10月,莫琳·马格里奇分娩,小“尼古拉斯”出世了,公司为了纪念这个金刚石矿的重大发现,将公司所属的那个矿场命名为 “尼古拉斯矿场”。

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  从这些实例中都提到找寻金刚石原生矿必须从寻找金伯利岩人手,这是什么样的一种石头?为什么金刚石要生在这种石头里?

2、祖母绿:超基性岩中云英岩型

  金伯利岩是一种非常稀罕的弱碱性超基性岩,最先发现于非洲的金伯利而得名。它的主要成分有橄榄岩、铬透辉石和金云母。外表呈斑状、角砾状,故又称角砾云母橄榄岩。多呈黑色、墨绿色、深灰色,以绿色者较多。它来源于地壳深处的上地慢的岩浆,当岩浆沿着地壳管状通道上涌时,前面的凝结起来,堵住通道,后来的岩浆继续上涌,由于前面的堵塞,管道中的压力不断增高,岩浆中的碳成分,在高温高压之下,结晶成金刚石。当压力继续增大,后面的岩浆就冲出前面已经凝固起来的岩浆“盖”,形成爆破。如此多次压力的变化,多次的爆破,使金刚石晶体大致具有圆形的轮廓。

该类矿床具有非常重要的工业意义,其形成主要都是花岗伟晶岩侵入变质的超基性岩中,俄罗斯、巴西等地的祖母绿属于这种类型。

  藏在地壳浅部的含金刚石的金伯利岩随着地壳运动、升降起伏,终于暴露到地面,风化以后,金刚石砂就随水流动而分布到山坡、河滩各地。未风化的,就埋藏在山上。所以,找到金伯利岩时,就有希望发现金刚石。

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  在我国境内,目前已知的金刚石矿床有三种类型:

3、翡翠:硬玉岩

  一是原生矿,基本上都已开采,其中最有前途的是山东一辽宁的郯城一庐江深断裂带的东、西两侧40~70公里范围内,金伯利岩岩体呈岩筒和岩脉成群产出,呈带状展布,严格地受一定方向的小断裂和裂隙性构造控制,在蒙阴和辽南有三个含金刚石的岩带;其次是贵州的宜昌一都司深断裂带和近东西向的贵阳一芷江深断裂带的交接地区,已发现十几条金伯利岩带。

翡翠作为玉石之一,本身就是岩石,属于硬玉岩,对于翡翠的成因虽然还有一定的争议,但是多数学者认为翡翠是区域变质成因。

  二是含金刚石的金伯利岩,我国境内已发现4万多平方米,垂直分布深达地下600米以上,但地表露头仅几千平方米,潜在的希望很大,此类岩石的金刚石含量一般为0.2~0.5克拉/每立方米,最高的3克拉/每立方米。

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  三是金刚石砂,主要分布于湖南的沅水流域,山东的沂沐河流域,辽南的复河流域。此种类型容易获取宝石级的金刚石。如沂沐河流域除发现特大的“常林钻石”外,自1981年以来,又发现124.27、96.94和92.86克拉的大颗金刚石。

4、和田玉

  其他如安徽、江苏、山西、河南、河北、吉林也都找到过金刚石,湖北大洪山、黔西、滇东、川西南、塔里木盆地等处,从地质背景看,都有可能发现金刚石,今后很值得注意。

和田玉本身也是一种岩石,但是关于和田玉的成因也有不同的说法,争议较大,不过新疆阿尔金地区的和田玉,一般认为是接触交代作用成因,形成于中酸性侵入岩和镁质碳酸盐岩的接触带中

  从金刚石砂找到大金刚石矿的最著名的例子莫如博茨瓦纳了。它本来不产金刚石,1955年4月开始找寻,经过7年,却毫无结果。到1962年,一个部落在一条干涸的小河中找到三颗小金刚石,于是人们溯河而上,企图寻找大的金刚石原生矿,结果还是失望了。后来,地质学家杜托伊特到那里勘察,他认为几百万年前此处曾发生“隆起”的地壳运动,产生金刚石的地方应在偏西的古河道里,果然,在1967年4月,发现了大型的金刚石矿,其地表面积达112.5公顷,储量达10000万克拉,年产300万克拉。他山之石,可以攻玉,在研究我国金刚石矿床时,亦可借鉴。

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