瑪瑙的顏色和紋環及其形成原理

提及寶石，大多數人聯想到的是五光十色的鉆石和光彩奪目的各色寶石。瑪瑙同樣也是一種擁有悠久歷史的寶石?，旇怯袼栀|石英中的一種，在表面可看到波紋或是同心圓狀的紋路，它與硅氧沉淀的形態相似。瑪瑙有單色瑪瑙和多色瑪瑙，瑪瑙有許多變種玉髓，如：雞血石、紫玉髓、光玉髓等與水晶、石英晶有著本質的區別。本文將闡述瑪瑙形成的原理分析其顏色與文環的形成及瑪瑙所包含的化學成分。

瑪瑙

瑪瑙又稱為馬瑙，它是一種玉髓類礦石，瑪瑙是一種擁有廣泛范圍，在玉石種類中較為普通的種類，瑪瑙常常與蛋白石或石英石融合形成紋狀石塊，莫氏硬度為7，密度在2.55g～2.65g每立方厘米左右，半透明或不透明的塊體，其色彩富有層次感。因此，在古代就被當做奢侈品玩賞，人們對瑪瑙的收藏已有近千年的歷史了，在許多達官貴人、王侯將相的墓中都可發現作為陪葬品的瑪瑙。

1.瑪瑙的分布

瑪瑙的礦藏可以出現在山頂上、河床里、戈壁灘上和礫石層中由各種顏色的二氧化硅膠體溶液所形成，，而被人們發現最多的還是在農民的耕地里。一旦在某處發現一顆瑪瑙，往往就會找到一大片瑪瑙，其分布范圍有時會達到數平方千米、數百平方千米，而且這些瑪瑙通常又都分布在同一地層內。我國蘊藏了眾多的瑪瑙資源，主要分布黑龍家、湖北、遼寧等地，世界擁有較多瑪瑙資源的國家有美國、印度、巴西、澳大利亞等國家。美國、墨西哥部分地區出產稀有的花邊瑪瑙。

2.瑪瑙的形成原理

瑪瑙是一種層狀構造的塊狀結晶，每一層中都有平行的纖維晶狀結構存在。同時每一個纖維晶狀體都垂直在構造層面上。在瑪瑙的構造層中的纖維晶狀體與普通的晶體的成長規律與原理相似，但是它們的生長環境卻有著天壤之別。

在普通的晶體的生長中，其中發育最好的晶體，它的延伸方向一般垂直于基地，而生長過常被生長較快的晶體所淘汰。在同一層面上的晶體，處在特別狹窄的空間中，在同溫同質的二氧化硅凝液態熔體中。瑪瑙由此長出細小的晶芽，在長出晶芽時就于基底垂直延伸。同時，二氧化硅凝液的流動性差導致其無法將其他的小雜質驅逐排開，又無法將相鄰的晶體淘汰，因此，它們只能在極其狹小的地方生長成纖細的纖維狀晶體。以凝膠態礦物學原理為理論，二氧化硅熔體是一種分散介質的溶液膠球體，在這種溶液膠球體受到砂石撞擊或強烈的外力作用下，會產生極大的作用力導致物體形成層的狀態。但是溶液膠球體內受到適當的作用力，可幫助生成規范的平面層溶液膠球體，在緩慢的冷卻過程中，溶液膠球體便形成了瑪瑙。

瑪瑙顏色和紋環及其形成原理

1.瑪瑙顏色的形成原理

瑪瑙的主要化學成分為二氧化硅，占整體成分的97.5%左右?，旇Р煌伾男纬稍谟谄渲形⒘吭氐牟顒e。其中：綠瑪瑙成分中氧化鎂、氧化鋁、三氧化二鐵的成分是其他瑪瑙的4～15倍左右。白瑪瑙氧化鈣、氧化鈉的成分與其他瑪瑙相比是2～11倍左右。紅瑪瑙所含的三氧化二鐵是其他種類瑪瑙的2～19倍左右，黑瑪瑙中的錳酸根成分是其他種類瑪瑙的19倍以上?，旇ь伾男纬刹粌H僅是因為所含有的微量元素的不一，還有所含礦物成分不一的原因。瑪瑙的主要礦物成分為玉髓，是整體礦物成分的95%以上，形成不同顏色的瑪瑙出了因為其中所含的微量元素成分不一外，還有礦物成分含量的多少，在黑瑪瑙中含有較多的炭質與鐵錳，因而形成了黑瑪瑙。在綠瑪瑙中存在的礦物元素是綠泥石、鐵、鋁等，從而改變了原有的瑪瑙顏色，在礦物綠泥石較多的地方可形成綠色的條紋或環形綠紋。在白瑪瑙中含有最多的礦物元素為鈉云母、方解石以及水云母，這些礦物元素為鈣、鈉元素提供了來源，從而形成了穩定的白色瑪瑙。而紅瑪瑙中所含的微量礦物為褐鐵礦與赤鐵礦，這就為三氧化二鐵提供了元素來源，因而形成了紅瑪瑙。

2.瑪瑙環紋的形成原理

環紋瑪瑙是指內部具有環形條紋構造的瑪瑙。我們知道在太空中，二氧化硅凝液態熔體為球狀，二氧化硅凝液態熔球體在受到砂石撞擊后在球體表面會產生強烈的球面波，同時并沒有平面波的產生，因此在二氧化硅凝液態熔球體內構建出球面層狀結構，我替在冷卻后形成了環紋瑪瑙。一般來說在同一顆瑪瑙的表面可發現多個同心的環紋結構，這是因為在在形成瑪瑙的過程中，瑪瑙上的每一個環形都受到了砂石的撞擊。由砂石撞擊形成環形機構并不是瑪瑙的專屬，在其他具有球面環紋的巖石中它們的形成原理大多與環紋瑪瑙的形成原理相似。

從化學的層面上來說，瑪瑙的顯微結構為纖維狀結構、隱晶質結構或放射狀結構。它的形成環境在進行有規律的改變中，玉髓礦物在生長發育中也在不斷的做出有規律的改變，從隱晶質結構向微粒結構再向隱晶質結構循環成長，從而形成了略有差異的灰白色條帶結構和環形紋路。同時，微量礦物元素和化學元素的分布具有不均衡性，因此加深了條帶結構和環形紋路，從而形成了環紋瑪瑙。

結語

綜上所述，瑪瑙顏色的不同與瑪瑙所含有的微量化學元素和微量礦物成分的不同有著緊密的聯系。在自然界中有許許多多顏色不一的瑪瑙，它們融合了不同的微量化學元素和微量礦物成分。例如：氧化鎂、氧化鋁、三氧化二鐵、氧化鈣、氧化鈉、綠泥石、鐵、鋁、鈉云母、方解石、褐鐵礦與赤鐵礦等成分，極大的豐富了瑪瑙的種類與色彩?，旇Лh紋的形成與瑪瑙本身所擁有的顯微結構、礦物成分、化學成分的分布緊緊相關。瑪瑙的顯微結構為纖維狀結構、隱晶質結構或放射狀結構，這些結構與礦物成分、化學成分相結合后形成有規律的變化，造就了色彩各異、或環形、或條狀風格迥異的圖案，將瑪瑙推向人們最喜愛的寶石之一。

（作者單位：中國地質大學長城學院）

作者簡介：劉斯明（1985-），女，河北唐山人，學歷：本科，中國地質大學長城學院講師，研究方向：寶石及材料工藝。