寶石形成的過程

        寶石的形成是一個漫長而複雜的地質過程，主要涉及地球內部的能量、化學反應和漫長的時間。那些讓人著迷的寶石，其實是在非常極端的地幔中的高溫高壓環境、在地表火山劇烈的噴發，讓寶石在極端條件下產生結晶，在底表冷卻後問世。

        地球的結構同其他類地行星相似，是層狀的，它們可以藉由化學和流變學特性區分。地球擁有一層富含矽的地殼、一層熔融狀的地函、一層液體的外核和一個固體的內核。在地表或近地表形成的寶石，通常是透過以下幾種主要方式：

1. 岩漿侵入結晶作用 (Intrusive Igneous Crystallization)

        這是許多寶石最常見的形成方式。當地底深處熾熱的岩漿在上升過程中逐漸冷卻時，其中溶解的礦物質會開始結晶，形成各種寶石。這個過程的速度、溫度和壓力條件會極大地影響晶體的大小和質量。

• 發生深度： 淺層至深層地殼

• 形成過程： 岩漿從地幔或地殼深處上升，在靠近地表（未噴出地表），因溫度和壓力的降低而逐漸冷卻凝固。不同的礦物質在不同的溫度下會依序結晶。冷卻速度越慢，晶體生長的時間就越長，形成的寶石晶體也就越大、越完美。這種緩慢的冷卻過程提供了充足的時間，讓礦物質原子有機會有序排列，形成大顆粒、晶形完整的寶石晶體。岩漿的化學成分決定了能形成的寶石種類。

• 典型寶石：
• 偉晶岩（Pegmatite）：這是一種由大型晶體組成的火成岩，是許多稀有寶石的溫床。偉晶岩通常由富含揮發性物質（水、氟、硼等）的殘餘岩漿緩慢冷卻形成，其特殊環境有利於巨型晶體的生長。例如：碧璽、海藍寶、祖母綠、黃玉、鋰輝石（包括孔賽石）等。

富含礦石的偉晶岩(白色斜長石、棕黑雲母、藍色礦物藍晶石)

• 花崗岩： 祖母綠、海藍寶、黃玉 (Topaz)、碧璽、水晶、長石族（如月光石、拉長石）。

花岡岩主要礦物有石英、鹼性長石和斜長石，含少量白雲母、黑雲母、角閃石、輝石。

• 玄武岩等火山岩中： 紫水晶、瑪瑙、玉髓、黑曜石（火山玻璃，非結晶）。

主要 鎂鐵質礦物: 斜長石、角閃石及輝石

次要 有時候含有似長石或橄欖石

• 金伯利岩管中： 鑽石（雖然形成於極深的地幔，但透過火山作用被帶到近地表）。

金伯利岩是罕見的橄欖岩變種，同時是金剛石的母岩。

• 其他侵入岩：某些石榴石和尖晶石也可能在侵入岩中形成。

2. 熱液作用 (Hydrothermal Processes)形成礦床

        熱液作用是指含有礦物質的高溫熱水溶液在地殼裂縫中循環並冷卻沉澱的過程。這些熱液通常是由深層岩漿活動加熱的地下水。

• 發生深度： 淺層至中層地殼（通常在幾公里深）

• 形成過程： 地下水滲入地殼深處，被岩漿或地熱加熱，溶解了周圍岩石中的礦物質，形成富含各種元素的熱液。這些熱液沿著地殼的裂縫或斷層上升，當它們溫度降低、壓力改變或遇到化學反應時，其中溶解的礦物質就會沉澱並結晶形成寶石。

• 典型寶石： 水晶（包括紫水晶、黃水晶、茶晶）、祖母綠、螢石、金、銀等礦物伴生。部分黃鐵礦和閃鋅礦伴生的寶石。晶洞（如紫晶洞）（Geode）和晶簇（Crystal Cluster）的形成也常歸因於熱液作用的產物。

挖到在岩層縫隙裡的紫水晶洞

3. 變質作用 (Metamorphism)

變質作用是指岩石在高溫、高壓和/或化學活性流體的作用下，在不熔化的情況下，其礦物成分和結構發生變化的過程。

• 發生深度： 中層至深層地殼（幾公里到數十公里深），通常與板塊碰撞和造山運動相關。

• 形成過程： 既存的岩石（如沉積岩、火成岩或更早的變質岩）因地殼運動被深埋、受到板塊擠壓、或被岩漿侵入加熱，導致其內部的礦物重新排列、重結晶，或形成新的礦物。如果條件合適，這些新形成的礦物就可能是寶石。這個過程通常伴隨著流體活動，有助於物質的遷移和晶體生長。

• 典型寶石： 紅寶石、藍寶石（形成於大理岩、片麻岩中）、翡翠（低溫高壓的下形成於蛇紋岩化超基性岩中）、石榴石、青金石、堇青石、綠柱石。

4. 接觸變質作用 (Contact Metamorphism)

• 發生深度： 淺層至中層地殼，通常在岩漿侵入體周圍。

• 形成過程： 當高溫岩漿侵入較冷的圍岩時，在岩漿體周圍形成一個熱暈區。這個區域的圍岩因高溫而發生變質作用，其礦物成分和結構可能重新排列，形成新的礦物。如果圍岩含有適當的化學成分，並且溫度壓力條件達到寶石形成的臨界點，就有可能生成寶石。

• 典型寶石： 部分石榴石、符山石、透輝石等。

5. 地幔深處形成 (Mantle Formation)

• 發生深度： 地幔深處（通常超過100公里，甚至達到數百公里）

• 形成過程： 這是地球內部溫度和壓力最高的區域之一。只有少數極端堅硬和穩定的寶石才能在這種極端環境下形成。它們隨後透過深層的火山噴發（如金伯利岩管或鉀鎂煌斑岩）被快速帶到近地表，如果上升速度不夠快，這些寶石可能會在途中轉化為其他礦物（如鑽石轉化為石墨）。

• 典型寶石：

  • 鑽石 (Diamond)：是碳在高溫（900-1300°C）和超高壓（約45千巴以上）的地幔深處結晶而成，是地幔深處的典型產物。

  • 橄欖石 (Peridot)：雖然大多數橄欖石在火成岩中形成，但有些高品質的橄欖石晶體也能在地幔岩石中被發現，並隨火山活動噴出。

6. 沉積作用 (Sedimentary Processes)

        沉積作用是指風化、侵蝕作用產生的碎屑物，或從溶液中沉澱出來的物質，在水、風或冰的搬運下，沉積下來並逐漸固結成岩的過程。某些寶石或其礦床就是透過這種方式形成。

• 形成過程： 許多寶石原礦（如鑽石、紅寶石、藍寶石、石榴石）在原生礦床（如金伯利岩、變質岩）中形成後，會因地表風化和侵蝕作用而被釋放出來。這些較重且堅硬的寶石顆粒會被河流或水流搬運，沉積在河床、湖泊或海岸的沖積層中，形成砂礦床。這些地方通常比原生礦床更容易開採。

• 常見寶石： 鑽石、紅寶石、藍寶石、尖晶石、石榴石、鋯石等，在沖積砂礦中被發現。

生長於變質岩的紅寶石

• 有機寶石： 琥珀（由樹木樹脂石化形成）、煤玉（由碳化木材形成）是典型的有機沉積寶石。蛋白石（Opal）則是由富含二氧化矽的溶液在孔洞中沉積膠結而成。

5. 風化作用 (Weathering)

        風化作用是岩石在地表環境中，受到物理、化學或生物作用而崩解或分解的過程。某些寶石的形成或暴露與風化作用密切相關。

• 形成過程： 某些礦物在特定環境下，透過化學風化作用重新結晶形成寶石。例如，有些蛋白石就形成於富含二氧化矽的地下水滲透到岩石裂縫或化石中，經過漫長歲月的水分蒸發和膠凝而形成。

• 常見寶石： 蛋白石、綠松石（Turquoise）等。

寶石的形成通常不是單一作用的結果，很多時候是多種地質過程複合作用下的產物。