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斯里兰卡蓝宝石矿区探秘
时间: 2019-10-10 16:15:49     文章来源: GTC  作者:尚炯

印度的克什米尔、缅甸、斯里兰卡是世界上最为著名的三大蓝宝石出产地,这三个产地的蓝宝石以各自特色享誉世界。其中斯里兰卡(锡兰)的历史最为悠久,自公元前800年就有使用蓝宝石的记载(据《世界主要彩色宝石产地...

印度的克什米尔、缅甸、斯里兰卡是世界上最为著名的三大蓝宝石出产地,这三个产地的蓝宝石以各自特色享誉世界。其中斯里兰卡(锡兰)的历史最为悠久,自公元前800年就有使用蓝宝石的记载(据《世界主要彩色宝石产地研究》)。斯里兰卡的蓝宝石以多种色彩,颜色较清丽,蓝色的蓝宝石颜色较浅,且常常带紫色调,光泽强、火彩好为特征,近年更以帕帕拉恰蓝宝石而声名鹊起。

 


斯里兰卡矿物分布图



GTC的游学班一行17人于2019823日抵达斯里兰卡最著名的矿区,拉特纳普勒(Ratnapura),位于群山环抱的中央平原地带,距离科伦坡150km。汽车沿着宛延的山路抵达拉特纳普勒小镇,这个因宝石交易而发展起来的城镇,被誉为宝石城。Rat(拉特)就是宝石的意思,pura就是城市。矿区位于宝石城的四周,根据矿区产出的地质条件分析,这个宝石城的地下就蕴藏着宝石,因为宝石矿为次生砂矿,分布在冲积平原,而拉特纳普勒就屹立在这个平原之上。



拉特纳普勒宝石交易市场一角



矿山在河流水沟的两侧,密密麻麻散落着采矿的竖井,竖井之间相距不等,有十几米,有几十米远,以原始的人工方式进行开采。竖井以碗口粗的原木条平行围着井壁,木条的间距50~110cm,垂直于这些横木条的是细木条或木板,直连接到井底,在四面壁中每面都有一条竖的连接木条,这些木条或木板以手掌能握住为限。矿井成四方形、矩形,2.0*3.0m左右。井壁横竖成网状的木条是支撑井壁的支架,又是上下矿井的“梯子”,矿工就是靠这个上下矿井的。每个矿井的深度不一,最浅者20多米,最深达60多米,普遍是20~40米。当开到矿层后,再向井的四周掘进。矿砂由人工的辘轳提升至地面,两侧各二人,共四人转动着轱辘。因矿井深,有专用胶管鼓风送空气到井底。开采出来的矿砂在矿井旁边的水池中人工进行淘洗,因红蓝宝石、石榴石、金绿宝石等比重较大,适合于重砂淘洗选矿。



矿工们徒手攀爬矿井



开矿、选矿都是最原始的作业,工作危险,效率低下。为何不采用大规模的机械剥离露天开采?我带着好奇之心询问当地的朋友,他是珠宝商,也曾开矿。他也回答不上来,“一直都是如此采矿呀!”从专业的角度分析,因矿层埋藏很深,通常是20~60m,要剥离这么厚的覆盖层不容易,工程量大,成本高,而砂矿又是不可预测的矿床,矿体的分布变化大,没有一定的层位走向,品位分布也没有规律,这给矿山设计带来严重的问题。宝石砂矿就是这种特点,所以采到矿一半靠投入的人力物力,一半靠运气。也许环保也是政府考量的因素。我们新疆和田玉子料的开采,目前虽有机械化的剥离覆盖层进行挖掘,最主要是覆盖层薄,仅几米,且当地是荒无人烟的戈壁沙漠地带,环保问题不及拉特纳普勒重要。机械化剥离开采是竭泽而渔的一次性掠夺式开采,大规模的出产宝石会导致宝石跌价,同时断了子孙的财路,还是把地下宝藏留给后代,常挖常有,绵延不绝。也许是这些原因吧,像非洲坦桑尼亚、马达加斯加等次生砂矿的宝石矿,都采取原始人工矿井的采矿方式。


淘洗矿石


 

拉特纳普勒次生宝石矿的覆盖层之所以如此之厚,说明砂矿形成久远,经过漫长的地质年代,在砂矿的上部又形成了新的地质沉积层。查相关资料,斯里兰卡的蓝宝石矿形成于5.5~6.08亿年前(地质学上属于前寒武纪的元古宙时期,此时地球地壳发生强烈变化,单细胞的菌类和植物藻类开始繁盛,无脊椎动物如寒武纪的三叶虫在晚期才开始出现)。斯里兰卡与马达加斯加南部同属于冈瓦纳板块,板块的漂移挤压形成剧烈的地质运动,在漫长的地质年代,斯里兰卡的元古宙地层发生变质作用,形成刚玉(红蓝宝石)原生矿床。斯里兰卡的蓝宝石属于变质岩型蓝宝石,贫Fe<3000ppm)和贫Ga<75ppm),富mg>60ppm)。Ga/Mg比值低(<10),而玄武岩型的蓝宝石Ga/Mg高。Ga/Mg比值可区分碱性玄武岩与变质岩型的蓝宝石(Peucat2007)。

 

变质作用形成的矿产,我们可以把大自然理解为大的化学反应实验室,在地质变质作用下,各种物质发生化学反应,形成新的物质,以矿物的形式出现,不同的矿物组合形成岩石。据《世界主要彩色宝石产地研究》,刚玉的母岩可能是紫苏花岗岩、片麻岩(含有石英、长石、石榴子石、矽线石、石墨)以及大理岩。紫苏花岗岩浆侵入到变质沉积岩中所发生的接触交代反应被认为是泥质沉积岩脱硅化的原因,刚玉的形成可以通过以下的反应获得:

 2MgAI2O4(尖晶石)+5AI2SiO5(矽线石)←→Mg2AI4Si5O8(堇青石)+4AI2O3(刚玉)+3O-2

 斯里兰卡地区的变质作用,形成含刚玉(红蓝宝石)的麻粒岩。

 

掌握了蓝宝石的地质成因就能理解斯里兰卡蓝宝石的特点。

 

蓝宝石的地质成因主要是岩浆岩型与变质岩型两大类。岩浆岩型又细分为碱性玄武岩(中国昌乐、海南蓬莱、澳大利亚、泰国尖竹汶等皆属此类型,蓝宝石以捕虏晶赋存),这是蓝宝石最主要的成矿类型,世界上绝大多数蓝宝石矿属此类型,产量大,产出的晶体颗粒大);正长岩(在正长岩中成晶体,如肯尼亚的加巴图拉矿)、煌斑岩型(蓝宝石以捕虏体赋存于煌斑岩中,如美国约戈峡谷矿)、斑岩型(热液型,蓝宝石以晶体出现,如智利的萨尔多瓦矿)。地质学家认为玄武岩型的蓝宝石,刚玉形成于上地慢,当寄主岩石被碱性玄武岩岩浆侵入,矿化的捕虏体或蓝宝石捕虏晶被玄武岩岩浆运移至地表。岩浆岩成因的蓝宝石,由于岩浆的温度很高,蓝宝石在这一过程中经历了天然的“热处理”,致使其内部的包裹体被吸收,从而提高了净度。也就是说,就通常情况而言,玄武岩型的蓝宝石净度高于变质岩型的蓝宝石。

 

变质岩型的蓝宝石又可细分为混合岩型(坦桑尼亚莫罗戈洛)、片麻岩型(印度迈索尔)、麻粒岩型(斯里兰卡拉特纳普勒)、大理岩(缅甸抹谷)、基性、超基性(坦桑尼亚隆吉多)。变质岩型矿床的特点是,由于变质的时间长,物质的变化大,使蓝宝石的微量成分变化大,成分复杂,伴生矿物多样,同时,变质的温度低。像马达加斯加南部的麻粒岩型刚玉矿床形成时期为4.9~5.95亿年前,属于前寒武纪地层,(时间与斯里兰卡矿吻合,地质学家认为当时的马达加斯加南部与斯里兰卡为一体,同为冈瓦纳大陆)。马达加斯加南部麻粒岩型矿床的形成温压条件是,温度700~800℃,低压4~5kpa,由此推测斯里兰卡蓝宝石矿床形成条件与此相若。

 

变质岩成因的斯里兰卡蓝宝石成分复杂多变,使蓝宝石颜色丰富多彩,有红色、蓝色、蓝紫色、紫色、橙色、粉红色、橙—粉红色、黄色、绿色,以及这些颜色的混合色、过渡色,几乎难以找到纯正色的宝石。这些彩虹般的颜色,市场上有商家把各种色彩配成彩色系列套装售卖。黄色蓝宝、金黄色、金丝雀色、橙红色的帕帕拉恰,紫色蓝宝石、带紫色调的蓝色蓝宝石以及较淡的颜色是斯里兰卡蓝宝石的鲜明特色。蓝宝石包裹体发育,特别是金红石针状包体,以三组60交角有序排列,形成星光效应,星光红蓝宝石是斯里兰卡特色的宝石品种。



斯里兰卡彩色蓝宝石



斯里兰卡蓝宝石包裹体主要是各种固态的变质矿物,有金红石、锆石、尖晶石、黄铁矿、磁黄铁矿、沥青铀矿、磷灰石、金云母、白云母、长石、赤铁矿、石墨、石榴子石、电气石、水铝石、方解石等。这些固体矿物包裹体常常具有晶形,这为显微镜观察鉴别带来便利。含大量弥合裂隙,有负晶及流体包裹体。这些是鉴别产地及有烧无烧的直接证据。在斯里兰卡著名的实验室EGLTGL,主要是依赖观察宝石内部包裹体矿物组合,包裹体形态以确定产地和有烧无烧。这两个实验室除了显微镜,各有一台红外光谱、紫外可见吸收光谱仪,除此之外,没有其他大型的仪器设备,例如X射线荧光成分分析仪、LiBSLalcpMS等,这些全部没有,实验室简陋。由此看来,他们主要是依靠显微镜观察和经验以确定产地和有烧无烧。

 

拉特纳普勒是次生矿床,我们在823日参观当地的博物馆,是一栋陈旧的二层建筑,约有几百平方米。博物馆虽小且陈旧,但看来有一定的地位名声,从墙上挂的照片看,英国伊丽莎白女王,著名宝石学家Gubelin也曾造访这里。博物馆陈列着拉特纳普勒矿区的地质剖面模型。如下图。从该模型我们可看到,从地表往下,形成不同的地质沉积层:①粘土与沙,现代沉积层。②人类活动文化层和粘土。③固结的硬土和粘土。④高岭土层。⑤沙与粘土。⑥宝石与粗砾石。⑦黑色基岩(麻粒岩)。不同矿区宝石矿的埋藏深度不同。



博物馆中还陈列了产蓝宝石的原矿标本,麻粒岩中生长着粉红色的蓝宝石晶体。各种本地所产宝石,各色红蓝宝石、绿柱石、碧玺、石榴石、水晶、金绿宝石、尖晶石、托帕石、锆石、锂辉石等,反映该地的特色宝石矿产。

 

次生矿床是原矿因地质作用剥离后,经水流搬运、风化和水岩作用在河流下游及冲积扇中沉积下来的矿产。矿物岩石经风化水洗冲刷碰撞的搬运过程,解理裂隙发育、硬度低、性质脆的矿物在搬运冲刷过程中通常被分解殆尽,只有硬度高、韧性好、晶体固结力强不易分离的矿物才能经受住长时间长距离的搬运并最终沉淀下来,成为次生矿床。祖母绿因裂隙发育,性质脆,所以世界上未发现次生矿床。由此可看出刚玉的硬度、韧性、固结力等宝石性质较祖母绿优秀。

 

红蓝宝石以浑圆状外形晶体产出,外表棱角被磨圆,有些成滚圆状,已很难见到六方双锥的晶形,隐约可见桶状的晶形。由红蓝宝石在次生砂矿中产出,我们可知他们的宝石性质非常优秀,是大浪淘沙中所剩下的精华。虽然红宝石裂理发育,但它的晶体固结力强,不易分离,说明耐久性没有问题。我们在选购红蓝宝石时,应该更多地关注它的颜色、火彩、切工,这是宝石美的源泉。至于包裹体及裂理,只要不影响美观即可,这些并不影响宝石的耐久性。

 

拉特纳普勒矿区的考察,学员们亲身体验到开矿的艰辛,一珠一石来之不易。对蓝宝石前世今生的了解,地质知识的普及,使我们对斯里兰卡蓝宝石有本质上的认识,能深入地理解她的特点。



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