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璀璨内陆:探秘澳大利亚的蛋白石矿场
时间: 2016-03-09 09:36:19     文章来源: GTC您专业的珠宝技术顾问  作者:未知

随着170多年的蛋白石开采和贸易活动,澳大利亚成为了蛋白石的代名词。许多世界著名的矿床沿大自流盆地( Great Artesian Basin,亦称 澳大利亚 大盆地 ,以下相同。译者注)分布。蛋白石出口贡献了大约每年8,500万美元的国民生产总值。该行业在内地雇佣成千

      随着170多年的蛋白石开采和贸易活动,澳大利亚成为了蛋白石的代名词。许多世界著名的矿床沿大自流盆地(Great Artesian Basin,亦称“澳大利亚大盆地”,以下相同。译者注)分布。蛋白石出口贡献了大约每年8,500万美元的国民生产总值。该行业在内地雇佣成千上万个人,每年吸引超过231,000的游客。蛋白石旅游业每年将大约3亿2400万美元带到这些偏远矿区(国家蛋白石矿工协会)。
      为了更好地了解矿床,收集样本,体验蛋白石文化,团队在2015年6月前往澳大利亚,并一次走访了四个重要区域: Lightning Ridge(闪电山脊)、Koroit(科洛特)、Yowah(犹瓦)和 Quilpie(奎尔派)(图1)。

图 1. 澳大利亚蛋白石矿床沿大自流盆地分布,Coober Pedy,Andamooka,White Cliffs,和Lightning Ridge是世界上最著名的蛋白石产地。2015年6月,团队走访了Lightning Ridge、Koroit、Yowah和 Quilpie。
 
大自流盆地蛋白石的形成
      几乎所有的澳大利亚蛋白石矿床都与大自流盆地有关;由此得出,这种特殊环境对蛋白石化有很重要的影响。蛋白石主要是在大自流盆地产区的白垩纪砂岩或泥岩中发现。早在白垩纪时期,海平面波动,澳大利亚沿海岸线全面撤退。快速沉积与沉降之间的平衡在盆地的形成中发挥了作用。在此期间,大自流盆地被一个很浅的,被称为Eromanga Sea(伊罗曼加海)的停滞的内陆海覆盖,气候与今天完全不同。
      而有经验的蛋白石矿工总是遵循一定的岩石结构来开采岩矿材料,科学家们根据样本和现场观察已经得出了很多模型(图2)。各种蛋白石化的理论被提出,包括风化理论,微生物理论,和构造理论(Pecover,2007)。最新的提议是氧化还原理论(Rey,2013年),描写了一个寒冷且连通性差的伊罗曼加海,缺乏碳酸盐,但其沉积物却富含铁和有机物。这些沉积物偏爱厌氧菌、黄铁矿细菌大量繁殖的缺氧环境。因此,这些沉积岩性极为活性氧化。在白垩纪晚期(约97至6000万年前),澳大利亚经历了大量的酸性和氧化风化。Rey(2013)提出了贵蛋白石可能通过这种长期的风化和硅化还原,后来被掩埋,由新生代沉积物保存。

图2. 在科洛特的地下矿,老板马克·摩尔展示他寻找蛋白石的断层线。拍摄:Vincent Pardieu(文森特·珀杜)/ GIA
 
      不幸的是,没有哪一个模型可以解决所有与蛋白石形成有关的问题。不同类型的出现,如黑蛋白石结核和砾岩铁质欧泊凝结物,也给研究人员带来了挑战。蛋白石化模型不是本报告的目的,在构建任何明确模型之前,二氧化硅的供应和运输、成长空间、沉积条件和离子交换过程都是一些必须回答的关键问题。不是所有的蛋白石形成方式相同,因此可能需要多个模型。

Lightning Ridge(闪电山脊)和黑蛋白石
      我们的第一站是 Lightning Ridge(闪电山脊),优质黑蛋白石的传统来源。 该镇位于新南威尔士州,在昆士兰边境的南部(图3)。在这里首次发现蛋白石是19世纪80年代末。来自其他地区的矿工意识到这种美丽宝石的价值后, Lightning Ridge(闪电山脊)迅速发展起来。如今,活跃的采矿业务都围绕着乡镇,边远地区,如Sheepyard,Grawin,Glengarry,和Carters Rush(见图3)。团队访问的是Lightning Ridge(闪电山脊)乡北。
图 3. Lightning Ridge(闪电山脊)区域地图,小组访问了一个Lightning Ridge地区的地下矿井,和一个Sheepyard地区矿井。
 
      在Lightning Ridge(闪电山脊),蛋白石一般是从早白垩世的Finch泥岩组开采。Finch泥岩组在Wallangulla砂岩正下方,其中包含一些Finch泥岩透镜,有些透镜是蛋白石基体(图4)。在Lunatic山里的一个外露剖面,可以清晰的看到以前的地下采矿通道在两组之间的接触带上。矿床离表面通常不到30米。蛋白石结核包含在白色粘土里;当地矿工将这些称为“nobbies”(图5)。在边远地区也可发现蛋白石薄层。矿工们经常根据其结构特征,如裂缝和断层,来寻找蛋白石。

图 4. Lunatic山暴露的地层剖面。在Wallangulla砂岩和Finch泥岩组之间的边界可以看到20世纪初以来的采矿通道。该泥岩离表面通常不到30米。拍摄:Vincent Pardieu(文森特·珀杜)/ GIA

图 5. 这些黑蛋白石在粘土岩里被发现。该结核被分成两部分,我们可以清楚地看到贵蛋白石区域,而其余的由深灰色劣质蛋白石组成。拍摄:Vincent Pardieu(文森特·珀杜)/ GIA
 
      矿工寻找黑蛋白石一般先从地下开始操作。只有当他们觉得更有利可图时,他们才会切换到露天矿(澳大利亚人称之为“open cut(明挖)”)。在这个区域我们看到主要是地下开采。

图 6. 这种定制机专门设计用来提取含蛋白石的粘土。该机器上的接头有很大的灵活性。
拍摄:Andrew Lucas(安德鲁·卢卡斯)/ GIA


图 7. 这个“风机”实际上是一个巨大的真空机将一切吸出开采到地表。它是通过一个安装在卡车上的发电机供电。开采的材料装上自卸车运送到选矿机。拍摄:Vincent Pardieu(文森特·珀杜)/ GIA
 
      定制挖掘机从Finch泥岩组中提取含蛋白石的粘土,将Wallangulla砂岩组当做地下矿井顶板(图6)。开采材料通过一个“鼓风机”抽取到表面并输送到选矿机(图7)。黑色蛋白石选矿机一般由一个水源、搅拌器和分类台组成。洗矿过程通常需要一周的时间来完成(图8)。在搅拌器内旋转的蛋白石、粘土和砂岩碎片,消除了大部分的粘土,而不破坏石材。在一周结束时,矿工打开搅拌器,让浆料流出到分类台,在那里他们用手挑选出蛋白石(图9)。

图 8. 该搅拌器是选矿机中的核心设备,是一种混凝土搅拌装置。当它旋转时,其内的蛋白石结核和其它材料循环,消除蛋白石上的粘土。拍摄:Vincent Pardieu(文森特·珀杜)/ GIA

图 9.这一把蛋白石是几周地下开采、几天搅拌器的成果。拍摄:Vincent Pardieu(文森特·珀杜)/ GIA
 
      粘土不是非常硬且很容易通过清洗和/或抛光从蛋白石上除去。根据它们的形状,Lightning Ridge(闪电山脊)蛋白石可以加工为凸圆形和其他任意多边形(图10)。珠宝中的黑色纹带蛋白石需要特别的关注和设计(图11)。白色的、透明的和黑色蛋白石都能在Lightning Ridge(闪电山脊)区域找到,但优质的黑蛋白石在世界范围内都难寻。

图 10. 经验丰富的切割者演示抛光凸圆形蛋白石的整个过程。
拍摄:Andrew Lucas(安德鲁·卢卡斯)/ GIA


图 11.黑色条纹蛋白石是砾岩蛋白石主岩中很薄的蛋白石脉。据矿主所说,条纹蛋白石相比结核蛋白石需要不同的处理方法。拍摄:Vincent Pardieu(文森特·珀杜)/ GIA
 
      好的黑蛋白石的美丽归功于它的深色背景和明亮的变彩(图12)。在黑色蛋白石上可发现全谱色,最常见的是带有蓝色和绿色游彩。每一件作品都是独一无二的,其变彩的图案、颜色的数量、以及其成品的厚度均不相同,使得它们难分高下。虽然市场喜好决定了不同外观蛋白石的价值,但是每个人对于不同蛋白石都有不同的看法,蛋白石的美是非常主观的。据矿工和切割者所说,任何带有红色元素的变彩都会显著增加宝石的价值。这反映在我们在当地市场上看到的裸石价格上。

图 12. 蛋白石切割师和雕刻师 Justine Buckley(贾斯汀·巴克利)拿着她所切割的 92 克拉 2014年于Lightning Ridge(闪电山脊)开采的黑色蛋白石。这块花了她大约一年的时间来设计和打磨的石头,可呈现出所有的彩虹色。 摄影:Andrew Lucas(安德鲁·卢卡斯)/GIA
 
      蛋白石化化石在Lightning Ridge(闪电山脊)也有发现。在Lightning Ridge(闪电山脊)发现了白垩纪的植物和动物化石,从微型有机体到巨型恐龙骨架,有的已部分或完全的蛋白石化(图13)。这些化石拥有珍贵的变彩,均为国家的珍宝及科研的优良材料。它们已经吸引了世界各地的古生物学家。据新南威尔士大学的Elizabeth T. Smith(伊丽莎白·史密斯)博士所言,贵蛋白石的透明度提供给化石一个前所未有的视野。

图 13. 这些保存完好的双壳类化石,是白垩纪时期生活在Lightning Ridge(闪电山脊)的淡水软体动物。这类化石通常发现在相交河道的采矿作业中。拍摄:Vincent Pardieu(文森特·珀杜)/GIA
 
昆士兰州矿场和砾岩蛋白石
     在L ightning Ridge(闪电山脊)的北部是昆士兰州砾岩蛋白石矿场。19世纪70年代在昆士兰州发现了蛋白石。Jackson(1902)在他的地质调查报告上提到:“目前约295人正在从事着这个行业...昆士兰州所有的蛋白石矿区产出的宝石总价值,几乎可以预计为131,000英镑,或者到1899年年底达到116,000英镑。”到世纪之交,蛋白石获得欧洲消费者的青睐。
      昆士兰州拥有超过30万平方公里的土地,有十几个砾岩蛋白石矿场(见图1)。不同于其他地区,昆士兰区域主要生产砾岩蛋白石,是从上白垩统的沙漠砂岩地层中提取。沉积后经过了高侵蚀作用,形成了今天国家大部分的低地形,台地,孤立的平顶山丘(图14)。低且软的含蛋白石的砂岩和粘土组被厚达5至16米的硬红硅质层(图15)覆盖。这从多个采矿作业中可以清楚的看出。为了更好地了解砾岩蛋白石的产业,GIA 团队走访了 Koroit(科洛特)、Yowah(犹瓦)和 Quilpie(奎尔派)的矿场。

图 14. 平顶山丘在昆士兰州中部是一个常见的地貌现象。许多山丘都拥有蛋白石矿藏。
摄影:Andrew Lucas(安德鲁·卢卡斯)/GIA


图 15. Quilpie(奎尔派)矿北部约65公里处,在Alaric(阿拉里克)里的大型露天开采作业,展示了沙漠砂岩地层清晰的轮廓。拍摄:Vincent Pardieu(文森特·珀杜)/GIA
 
      虽然在这三个地区都发现了地下和露天作业,但露天开采似乎更为普遍。蛋白石在铁矿石凝固物中产生,根据其形态当地矿工(图16)称为“核桃石 (nuts)”或“睡莲 (lily pads)”。矿工观察某些结构来寻找铁矿石凝固物,它们有时会沿着一条线分布。不同于我们在Lightning Ridge(闪电山脊)看到选矿过程,矿工需要用手拆分来看其内部;蛋白石产量较少(图17)。

图 16. 砾岩蛋白石主要存在于硅质铁矿石主岩。来自Koroit(科洛特)平的被称为“睡莲 (lily pads)”,采自Quilpie(奎尔派)的小且圆的被称为“核桃石 (nuts)” 。有些Quilpie(奎尔派)的铁矿石凝固物也可以很大。拍摄:Vincent Pardieu(文森特·珀杜)/GIA

图 17. 砾岩蛋白石旷工需要拆分每块铁矿石结核来看其内部。拍摄:Andrew Lucas(安德鲁·卢卡斯)/GIA
 
      砾岩蛋白石在外观上与其他品种有很大不同。“砾岩”指的是矿物自然附着的主岩。当含蛋白石的铁矿石结核被打开,很容易看到贵蛋白石的分布。有时它存在于结核的“皮肤”层之间或其核心中(图18)。尽管生长于结核内核的蛋白石可以足够大,能从主岩中分离,大部分的蛋白石脉太薄,很难不被破坏(图19)的分离出。一些蛋白石生长在硅质铁矿石的表面,且跟随主岩天然的表面特征;因此,保留原岩使宝石更具吸引力。当贵蛋白石生长于主岩的裂缝中时,打磨精美的石头可以显示其真正壮美的抽象图案(图20)。

图 18. 一个切开的铁矿石结核中的贵蛋白石。蛋白石也可能生长在结核的表面。拍摄:Vincent Pardieu(文森特·珀杜)/GIA

图 19. 该蛋白石是铁矿石结核的内核。这种情况下,蛋白石通常足够大,能从基体分离,但切割者往往选择保留以增加美感。这里看到的基体是一块树干。拍摄:Vincent Pardieu(文森特·珀杜)/GIA

图 20. 展示着抽象图案的Koroit(科洛特)砾岩蛋白石放置于一个“睡莲”铁矿石结核旁边。拍摄:Vincent Pardieu(文森特·珀杜)/GIA
 
蛋白石文化
      在我们参观的所有矿业城市中,当地居民的自豪感和热情给我们留下了深刻印象,包括一些来自海外的矿工。对于他们来说,采矿已经成为一种生活方式。即使长时间没有找到宝石品质的矿石,矿工们仍然选择留下。在采访中,我们被他们非凡的毅力和动力所打动。这些人需要的不是稳定的收入和工作保障。他们愿意努力奋斗,寻找蛋白石,即使觉得永远不会实现,也仍努力工作来实现它。这些小社区的经济主要是基于蛋白石的开采,以及相关旅游和娱乐淘金。
     澳大 利亚蛋白石中心正在闪电山脊建设(图21)。Jenni Brammall(珍妮.布拉莫尔)女士,这个项目的经理,告诉我们所取得的进展。建筑的地基于2014年完成,筹款正在进行中,以支持进一步的行动。在小镇的主要街道上,蛋白石中心目前经营着一个小机构。新机构将作为一个博物馆,一个教育中心,以及一个推进国家宝石发展的平台。

图 21. 澳大利亚蛋白石中心项目的经理, Jenni Brammall(珍妮.布拉莫尔),是一个古生物学家、摄影师,以及蛋白石化石方面的专家. 拍摄:Vincent Pardieu(文森特·珀杜)/GIA
 
      在Yowah(犹瓦),我们遇到了由矿工变为蛋白石艺术家的Eddie Maguire(埃迪·马奎尔),他给我们看了他的出色的收藏。在他的家庭工作室里,他用创造性的切割和独特的表现,做出这些石头(见图22)。Maguire(马圭尔)先生的收藏完全为雕刻品。在抛光蛋白石时,他会尽可能保持其自然形态。 在框架或基体上展示的蛋白石,也都是由Maguire(马圭尔)先生设计和打磨。这个方法对于砾岩蛋白石来说效果很好,因为它们常常会附着于其主岩,尽管这些收藏中也有很多独立存在的砾岩蛋白石。他在Yowah(犹瓦)开了一个私人博物馆,展出他的收藏,教人们蛋白石的知识。

图 22. Eddie Maguire(埃迪·马奎尔)的收藏不包括珠宝首饰。相反,他试图保持蛋白石的自然形态,并增加一些优雅或折衷的元素来展示。背景里的是Terry Coldham(特里·科尔达姆)。拍摄:Vincent Pardieu(文森特·珀杜)/GIA
 
总结
      尽管在国际市场上占有主导地位,澳大利亚的蛋白石行业仍面临着许多挑战。区域性干旱是蛋白石矿业的主要障碍之一。GAB(大自流盆地)的干旱已持续了好几年,寻找水源是许多矿工的一大难题。尽管蛋白石众所周知,消费者需要更好地了解石材的品种,真正欣赏到它的独特性。正如许多其他采矿地区,将需要新一代的淘金者,来维持澳大利亚的蛋白石行业的未来。从与矿工对话中我们了解到,很多年轻一代正在向城市迁移。现在这还不是一个问题,但在20至30年后将有可能出现劳动的严重短缺。
      与此同时,许多澳大利亚人都在努力推广这一令人惊叹的宝石,其中包括矿工、经销商和收藏家。在我们此行开始时,科迪欧泊的Andrew Cody(安德鲁·科迪)在他的悉尼旗舰店接待了我们。该店收藏有国家级蛋白石,一些稀有的蛋白石化化石,其中包括一只全长为3米的蛋白石化上龙骨架(图23)。大约在这些史前生物形成的同一时间,澳大利亚蛋白石形成。Cody(科迪)先生和他的弟弟Damien(达米安)一直在全球推动澳大利亚蛋白石,自2012年开始在中国大陆推行。

图 23. 蛋白石化化石是澳大利亚的国宝,悉尼的国家蛋白石收藏馆中藏有一只全长为3米的蛋白石化上龙骨架。摄影:Tao Hsu(许焘)/GIA
 
      从19世纪后期第一次发现至今,澳大利亚蛋白石已经有了丰富的采矿文化和忠实的消费群。尽管行业面临着挑战,但这种宝石仍然以其独特的构造和鲜艳的游彩深深吸引着科学家和珠宝爱好者。


原文作者:Tao Hsu(许焘)、 Andrew Lucas(安德鲁·卢卡斯)、 Vincent Pardieu(文森特·珀杜)
原文来源:《宝石与宝石学》(Gems & Gemology) 2015 年冬季刊
 
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