石榴石的成因矿物学分析

罗芬红

摘 要：石榴石，是地质学中的专业术语，属于上地幔主要的造岩矿物之一。石榴石的晶体和石榴籽的颜色、形状非常十分相似，所以被称之为“石榴石”。颜色好看且净度高的石榴子石可以成为宝石，一般石榴石呈红色。石榴石是常见的硅酸盐矿物，阳离子类质同象而形成的不同的种类。基于此，本文对石榴石的种类以及形成原因进行简要分析。

关键词：石榴石;成因;矿物学

引言：石榴石是一种宝石，常见的石榴石呈现为暗红色，进行细分又可分为玫红色、酒红色以及玫紫红。在我国珠宝界，石榴石工艺名为“紫牙乌”。“牙乌（雅姑）”来自于阿拉伯语Yakut，而且又呈紫红色，因此被称为紫牙乌。石榴石来自地壳中某一特定区域，由于它特定的化学成分及内部结构，最后形成的宝石颜色十分鲜艳。其用途也很广泛，它的硬度属于中等，传统工业经常用它来研磨、抛光、清洁物品。

一、石榴石的种类及性质

1.石榴石的种类

石榴石主要分为钙系和铝系这两个系列，包括六个主要品种。第一个系列：铁铝榴石系列。铁铝石榴石，铁铝石榴子石是现代的一种叫做红水晶的宝石。铁铝石榴子石化学式为Fe3Al2（SiO4）3，是最常见的石榴石宝石，呈现出深红而透明的颜色。又被称为“东方石榴石”、“红水晶”或“铁铝石榴子石红宝石”。在云母、片岩等变质岩中会有铁铝石榴子石产生，有时铁铝石榴子石也会附在矿物上，例如，红柱石、十字石等。镁铝榴石，又叫做红榴石。是一种红色的石榴石，化学式为Mg3Al2（SiO4）3，等同于镁铝硅酸盐，且钙及二价铁可以取替镁的位置。红榴石的颜色一般呈深红色趋于黑色之间。红榴石是高压岩石的指标性矿物，透明的经常被用作宝石。锰铝石榴石，化学式为Mn3Al2（SiO4）3。一般情况下会在花岗岩伟晶岩以及关联性岩石中产生。在马达加斯加地区经常会发现橙黄色的，而缅因州等地区会有紫红色的。第二个系列：钙铁榴石系列。钙铁榴石，其化学式为Ca3Fe2（SiO4）3，因为其化学成分不同，会经常表现出红、黄黑等各种颜色。目前种类有黄或绿色的黄榴石、绿色的翠榴石及黑色的黑榴石。一般情况下，在深处的火成岩中可以发现。黄榴石为金黄色的变种，黑榴石为黑色的变种。钙铬榴石是是最有价值的石榴石之一，因其产地被称做”乌拉的祖母绿”。钙铝榴石，化学式为Ca3Al2（SiO4）3。呈现出肉桂棕色、红色及黄色。能够在已经变质的透辉石、硅灰石以及方柱石的接触面上找到钙铝榴石。其中一种最引起关注的变种纯净绿色钙铝榴石称为沙弗来石。在二十世纪六十年代时首次在肯尼亚及坦桑尼亚被发现，也是因其地名而取名的。钙铬榴石，化学式为Ca3Cr2（SiO4）3，是一种罕见的鲜亮绿色石榴石，一般情况下呈现为细小结晶状，经常与橄榄岩、庆伯利岩中的铬铁矿一起发现[1]。

2.石榴石的性质

石榴石有以下两种性质：第一，光学性质。石榴石的折射率为1.74-1.90，呈玻璃光泽表现为透明或微透明。根据品种的不同表现出的颜色也不同。例如，镁铝榴石表现为红色、紫色、黄红色，铁铝榴石表现为褐色、暗红色、紫红色，锰铝榴石表现为黄橙色、橙红色等。石榴石有很多种颜色，包括红、橙、黄、绿、蓝、紫、棕、黑、粉红及透明。其中蓝石榴石最为罕见。而蓝石榴石内的矾含量较多，所以当其处在白热光下时颜色就会转变为紫色，还有部分石榴石也存在转色的性质。在日光下，呈现为绿色、棕色、灰色和蓝色的石榴石若在白热光照射下就会显示出淡红、带紫色或者粉红色。正因为石榴石具备转色的性质，所以经常被误认为是金绿宝石。石榴石的光波传输性质由有宝石质素的透明样品至工业用的不透明研磨料都有。矿物的光泽可以分类为玻璃及树脂类。第二，力学性质。石榴石的硬度，因为不同种类的石榴石化学成分差异较大，其中，部分种类的原子化学键作用较强。因此这些矿物群展示出的硬度范围会由约6.5至7.5摩氏硬度不等。其中，铁铝榴石的硬度最大经常被用作研磨。

二、石榴石的成因

石榴石是自然界中比较常见的矿物之一，它的成因类型繁多且分布广泛。大部分矿床中都能够产出石榴石。其中，砂矿是石榴石主要来源之一，此类矿床多为大、中型。除此之外，还可以在榴辉岩类矿床、变粒岩类矿床、火山岩类矿床等各类矿床中发现。

含有红榴石成分较多的石榴石只可以在相对高压的变质岩产生。例如，在地壳的底层或者地幔中的岩石。橄榄岩可能含有斜长石，或是含丰富铝的尖晶石，或是含丰富红榴石的石榴石，三种矿物都同时存在的话确认了一个令橄榄石及辉石矿物平衡的压力温度带。以上三种矿物是以它们在橄榄岩矿物集合物中，在压力增加的情况下，以其稳定性来排列。所以石榴橄榄岩只可能在地壳深处产生。石榴石形成时间十分漫长，是在高压变质岩产生的，是在地壳运动过程中产生的这种宝石，里面富含大量的斜长石[2]。而且，它主要产在超基性的岩石中还有可能是残坡积砂矿中，通常大粒的宝石级镁铝榴石比较稀有，因为里面含有各类不同的微量元素，所以能够呈现出不同的颜色。石榴橄榄岩的捕虏岩，是金伯利岩从一百千米的石榴石珠宝或更深的地方被带上来的，而由捕虏岩碎片中包含的石榴石則会用作钻石勘探（中金伯利岩的指标矿物。在三至四千米或更深处，辉石成分中的镁、铁等把石榴石中的铝取代了进而溶入石榴石中，制造出一个硅含量非常高的石榴石，并有作为镁铁榴石的固溶体性质。

结论：综上所述，天然石榴石的成分复杂，由于所含物质不同，具有丰富的颜色，几乎涵盖了所有光谱。不同种类石榴石的形成条件都有所不同，在各个地区也会有当地特色的石榴石，甚至许多石榴石会根据生产地来命名。同时也就赋予了它特殊的含义。石榴石的用途也很多，由于其特殊的性质可以用来磨料、过滤介质、做宝石的原料以及各种精密一起的轴承等。

参考文献：

[1]马腾瀚. 内蒙古白音诺尔铅锌矿床石榴子石和闪锌矿成因矿物学研究[D].中国地质大学（北京），2020.

[2]陈武.钱汉东.石榴石族宝石矿物的产状和成因[J].宝石和宝石学杂志，2000，2（4）：33-37.

基金项目：项目名称：北秦岭太白地区片麻岩中石榴石矿物学特征研究，项目编号：SMXY202023。