地質學家都想不到:寶石石榴石如何在流紋巖中形成?
2020-11-26 前瞻網地質學家都想不到：寶石石榴石如何在流紋巖中形成？
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在變質巖中找到深紅色的像石榴籽一樣嵌入其中的圓形石榴石晶體並不罕見。也不難看出為什麼石榴石的名字來源於拉丁語，意為「像種子一樣」。大部分人想到石榴石時，首先想到的都是深紅色的石頭。但石榴石可以是任何顏色，甚至可以是藍色。不論顏色是什麼，通常都需要高溫高壓的條件才能形成，但有一種特殊類型的石榴石卻是例外。事實證明，石榴石的類型遠比我們想像得還要豐富。今天，我們要了解的這一種連經驗豐富的地質學家都會脫口而出的「這怎麼可能?」
在巖漿巖中發現石榴石並不奇怪。但通常我們認為它們會先在高溫高壓的地下深處形成，然後隨著上升的巖漿到達地面。形成捕獲晶(xenocrysts)可能不太常見，但也不無可能。事實上，我們在各種火山巖中都發現了罕見的石榴石。在花崗巖和輝長巖等侵入巖中、在火山噴發會形成的幾乎每一種熔巖中都發現過它們，比如玄武巖、安山巖、達克巖、流紋巖，甚至是粗面巖。其中一些是經過高溫高壓形成的，如鐵鋁榴石-鎂鋁榴石，同上升的巖漿一起到達地面。
但也有一些是不可能在下面形成的。乍一看，的確不大可能：大型、結構良好的晶體剛好佔據著流紋巖熔巖和凝灰巖中的空隙。它們所處的地質體體現著相當快的冷卻和低壓條件。你會認為它們一定是捕獲晶，和流紋巖有著完全不同的形成歷史。
然而，仔細觀察，很明顯它們一定是在那些被稱為石泡的空隙內形成的。它們被由淺灰色石英構成的閃閃發光的 「地毯」包圍著，這些石英有時甚至會出現在晶體內部。它們不是嵌在壁上，而像是從上面長出來的。
石榴石如何在如此低壓的環境中形成的?
這取決於錳的含量。
石榴石在低壓下通常不穩定，這也是為什麼通常不會在表面形成石榴石。像鎂鋁榴石和鈣鋁榴石這樣品種的石榴石，其化學成分中含有鎂或鈣，在低壓環境中是無法真正開始形成的。但另一種化合物錳鋁榴石，其組分中含有錳，而錳則起到了至關重要的作用。有了它，石榴石可以在僅僅幾千巴的壓力下形成。
我們雖然仍不知道具體細節，但已經很好地勾勒出了大致輪廓。下面是如何在流紋巖中形成石榴石:
從噴發流紋巖的火山開始，流紋巖首先在700 - 900°C下變成液體或者熾熱火山灰形成緻密沉積物，也會形成一些氣體。這些氣體同加熱了的地下水一起流出。它們會尋找連接處和裂縫，找到進入石泡的路徑。水、氫和一氧化碳會繼續流動，而鐵和鋁等金屬以及其他可凝結的元素，會開始凝結成晶體。氣溫仍相對較高：一定是在600°C左右，因為石榴石的形成伴隨著高溫下的石英鱗石英的形成。在緩慢冷卻的舒適的流動中，晶體開始形成，有的長達至少半英寸。鱗石英在深紅色石榴石周圍鋪上一條閃閃發光的「地毯」，由於加入了一點鐵元素，這條地毯又增添了一抹黑色。當它們冷卻時，有時會斷裂，鱗石英最終在裂縫中形成。
最後，當流動冷卻後，你會看到一些壯觀的鐵鋁榴石—錳鋁榴石石榴石鑲嵌著閃閃發光的鱗石英 (有時是低溫石英)。我們從來沒有想到會在隱藏在火山巖內部的空隙中發現這樣的東西。
石榴石是一種真正非凡的寶石。這只是它眾多有趣故事中的一個。
——Dana Hunter
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