内部圈层运动形成的宝石

在地球内部圈层运动中所形成的宝石，主要来自于地壳演化中的内生成矿作用和变质成矿作用。两者是两种不同类型的宝石成矿作用。地球内部热能是内生成矿作用的动因，有多种来源，如地球内部放射性元素的蜕变能、地幔及岩浆的热能、地球重力场中物质调整过程中释放出的位能等。内生成矿作用多数发生在有较高的温压条件的地壳中，也有少数会发生在地壳上部的沉积盖层中。而变质作用主要是指受到地球内力影响，使固态的岩石或矿石不经过熔融阶段而直接发生矿物成分和结构构造改变的各种作用，其中不包括岩浆岩的自变质作用和岩浆期后气水溶液的交代作用，也不包括沉积物在成岩阶段或表生阶段的各种后生变化。先期已形成的岩石在变质环境下，原岩、原矿中的成矿物质发生重新迁移、分布、组合、富集，形成新的矿物或新的矿床，这种变化就是变质作用的本质。因此变质作用是在原岩、原矿成分结构的部分改造或全部改造的基础上生成新矿物的过程。总之，两者的成矿动因都来自于地球内部的圈层运动。两种成矿作用在漫长复杂的地质演化过程中很可能在某一地区交替出现，形成更为复杂的宝玉石叠生矿床。

(一)内生成矿作用形成的宝石

在地球内部圈层运动中，内生成矿作用是形成宝玉石资源的重要地质作用。按其物理化学条件的不同，可分为岩浆(火山)成矿作用、伟晶成矿作用、接触交代成矿作用和热液成矿作用等不同类型，可在不同地壳环境中对应形成不同的宝玉石矿床。

1. 岩浆作用形成的宝石

岩浆作用(magmatism)是在地壳深处的高温(650～1000℃)高压下发生的，经过熔离和结晶分异作用，有用矿物从岩浆直接结晶。在岩浆冷却结晶的最初阶段，所形成的有用矿物及其晶出顺序、富集条件，依据不同的岩浆类型而变化，该过程属于岩浆成矿作用。

宝石和玉石的岩浆矿床，就是岩浆冷却结晶形成的矿物或者是岩浆捕获的矿物(如金伯利岩中的金刚石)达到宝石要求并富集形成的矿床。宝石矿物一般赋存于岩浆岩的岩体中，如南非产于金伯利岩中的钻石矿，澳大利亚产于钾镁煌斑岩中的钻石矿，中国产于玄武岩内的橄榄石、蓝宝石矿等。玉石矿体有时就是岩浆岩岩体的某个部分，如梅花玉矿床。

2. 伟晶作用形成的宝石

伟晶作用(pegmatitization)常发生在深度为3～8km的地壳中，作用温度为400～700℃。一般分为岩浆伟晶成矿作用和变质伟晶成矿作用两类。岩浆伟晶作用发生在岩浆作用的晚期，由于熔体中富含挥发分，在外压大于内压的封闭条件下缓慢结晶，形成晶体粗大的矿物。最有工业价值的为花岗伟晶岩。当花岗伟晶岩与花岗岩、花岗闪长岩等中酸性岩相关时，可生成电气石、黄玉、绿柱石、石榴石、刚玉、碧玺、锂辉石、锂云母、金绿宝石、磷灰石、天河石、冰长石、晕彩拉长石、水晶、芙蓉石等。当花岗伟晶岩与基性、超基性岩或碳酸盐岩围岩相接触时，若从围岩中吸取Al，可形成红柱石、蓝晶石;若从围岩中吸取Ca、Mg、Fe时，则可形成角闪石、方柱石等宝石矿物。由伟晶作用形成的宝石绝大部分产于伟晶岩的内核、膨胀部位及晶洞中，或伟晶岩与其他岩石的接触带中。伟晶岩中形成的宝石矿床在宝石原生矿的来源中占有重要地位，是大颗粒宝石级的各种宝石的重要来源。

3. 接触交代形成的宝石

接触交代变质(contact metasomatic metamorphism)成矿作用是指当中酸性岩浆岩同碳酸盐类岩石接触时，会在接触带上发生接触交代作用。在岩浆成因的热液作用下，岩浆岩体与碳酸盐类岩石之间发生化学成分的交换，在接触带上，形成了各种Mg、Ca、Fe的硅酸盐矿物，形成镁质或者钙质矽卡岩。在结晶条件有利时，能形成晶体粗大的矿物，成为宝玉石原料。其中镁矽卡岩是由岩浆侵入白云岩或白云质灰岩形成的。镁矽卡岩中能形成的主要宝玉石有镁橄榄石、尖晶石、透辉石、镁铝榴石、和田玉等。而钙矽卡岩是由岩浆侵入以石灰岩为主的围岩形成的。钙矽卡岩中可能形成的主要宝石矿物有钙铝榴石、钙铁榴石、透辉石、方柱石、符山石等。

4. 热液作用形成的宝石

热液作用(hydrothermal process)是指含矿热液通过溶解、萃取，将地壳深部的矿质或分散在岩石中的成矿元素进行初步富集，随后运移到某一特定的部位，通过充填、交代等方式，把矿质留住而成矿。另一种情形是含矿热液和其携运的矿质，在迁移过程中会与围岩发生相互作用，导致围岩发生蚀变而成矿。其中与宝玉石成矿有关的是岩浆期后热液成矿作用。通常可按成矿热液的温度高低划分为:①高温成矿热液(300～500℃)，形成的主要宝石品种有石英、黄玉、电气石、绿柱石;②中温成矿热液(200～300℃)，形成的主要宝石品种有石英、玛瑙;③低温成矿热液(50～200℃)，形成的主要宝石品种有石英、蛋白石、祖母绿。

5. 火山成因形成的宝石

火山成因作用(volcanogenic)是指地壳深部的岩浆沿地壳脆弱带上升至地表或直接溢出地表，甚至喷向空中。喷发体形成的宝石主要品种有火山玻璃、黑耀岩、部分欧泊等。

(二)变质作用形成的宝石

地球内部圈层运动中另一个重要的宝石成矿作用是变质作用。它是指地壳中已经形成的岩石和矿石，由于地壳构造运动和岩浆、热液活动的影响，温度和压力发生改变，使其在矿物组分、结构构造上发生改变的作用。按其产生的地质环境不同，可分为接触变质作用、区域变质作用、动力变质作用和混合岩化作用，它们分别可以形成不同的宝玉石及其矿床。

1. 接触变质作用形成的宝石

接触变质作用(contact metamorphism)是指以岩浆为主体的热源而引起的局部变质作用，也叫接触热变质作用。接触变质作用通常发生在地壳的浅部，温度范围为300～1000℃，压力范围为0.02～0.3GPa，变质作用的主要方式是重结晶和变质结晶，交代作用不显著。常见接触热变质作用的矿物有大理岩玉、堇青石、蓝晶石、红柱石。

2. 区域变质作用形成的宝石

区域变质作用(regional metamorphism)是伴随区域构造运动而发生的大面积的变质作用，造成区域变质作用的主要影响因素有温度、压力，以及以H2O、CO2为主要活动性组分的流体，可使原岩矿物重结晶，并常常伴有一定程度的交代作用，形成新矿物。与宝石有关的成矿有以下几种。①低级区域变质成矿作用，形成含OH－的硅酸盐宝玉石矿物，如蛇纹石玉、碧玉(软玉中的绿色品种)等玉石矿床。②中级区域变质成矿作用，形成斜长石、石英、堇青石、透辉石等，有铬透辉石、堇青石等宝石矿床。③高级区域变质成矿作用，形成不含OH－的矿物，如石榴石、矽线石、刚玉和尖晶石等，有石榴石、红宝石、蓝宝石等宝石矿床。

3. 动力变质作用(dynamic metamorphism)形成的宝石

动力变质作用是在构造运动产生的定向压力作用下岩石所发生的变质作用，它与岩石的断裂相伴随，并出现在断裂带两侧。岩石受到压力，尤其是剪切力发生变形破碎，导致其结构、构造的变化。同时，挤压力或剪切力引起的高温也能造成局部的重结晶作用，使原岩矿物的成分变化，动力变质作用的代表岩石是碎裂岩和糜棱岩，涉及的宝玉石品种有翡翠等。

4. 混合岩化作用形成的宝石

混合岩化作用(migmatization)是变质作用和典型的岩浆作用之间的超深度的变质作用，也是从变质作用向岩浆作用转变的过渡性地质作用。它是由不同性质流体参加的造岩作用和成矿作用的总称。受区域变质深处高温的影响或受岩浆高温的影响，岩石部分熔融所产的“混浆”，与不同类型的原岩经过一系列相互作用和混合，包括两者间的渗透、注入、重结晶和混合交代等复杂的变质过程，从而使岩石的矿物组成、结构、构造发生深刻的改变，生成一系列特殊类型的岩石，总称“混合岩”，这种转化作用称为“混合岩化作用”。新疆帕米尔高原阿克陶县红蓝宝石矿床、云南哀牢山与缅甸Mogok、越南Yen Bay等地红蓝宝石矿床都具有混合岩化作用过的地质特征。