内容
1. 铬的地球化学行为
铬 （Cr）是 亲石元素，这意味着它集中在硅酸盐中 矿物质 而非金属相。其分布受以下因素的强烈影响：
- 超镁铁质和镁铁质 岩: 铬在地幔中含量丰富，特别是在 橄榄岩 和 铬铁矿.
- 交代作用： 热液 可以运输 Cr，尤其是在 俯冲带 发生蛇纹石化的地方。
- 氧化态： Cr³⁺ 在大多数地质环境中都很稳定，而 Cr⁶⁺（有毒，可溶于水）则在氧化环境中形成。
为什么并非所有宝石都含有铬？
- 离子半径： Cr³⁺（0.615 Å）与 Al³⁺（0.535 Å）非常接近，可以进行替代 刚玉 (红宝石) 和 绿玉 (翠).
- 不兼容元素： Cr 不太适合 石英 or 长石 结构，解释了它在这些矿物中的稀有性。
2. 红宝石（刚玉，Al₂O₃）的形成
红宝石需要：
- 富含铝、缺乏二氧化硅的环境 （例如，大理石为主或玄武岩相关的 存款).
- 铬源 （通常来自附近的超镁铁质岩）。
红宝石的主要地质环境
A. 变质（大理石基质）红宝石
- 示例： 缅甸摩谷；越南（Luc Yen）。
- 形成过程：
- 石灰石（CaCO₃）变质为 大理石 在高温下。
- 附近的流体 镁铁质-超镁铁质岩 将Cr引入富铝刚玉中。
- 关键反应：Al3+(in corundum)+Cr3+(from fluids)→Cr-doped Al2O3(ruby)Al3+(in corundum)+Cr3+(from fluids)→Cr-doped Al2O3(ruby)
B. 玄武岩红宝石
- 示例： 泰国、柬埔寨、澳大利亚。
- 形成过程：
- 碱性玄武岩从地幔运输红宝石捕虏晶。
- 铬来源于 地幔橄榄岩 or 榴辉岩.
C. 热液红宝石
- 示例： 一些非洲矿床（例如马拉维）。
- 形成过程：
- 富含铬的流体通过裂缝循环，在剪切带中沉积红宝石。
3. 祖母绿（绿柱石，Be₃Al₂Si₆O₁₈）的形成
祖母绿需要：
- 同一环境中的铍 (Be) + 铬 (Cr) （稀有的！）。
- 特定的构造环境 （通常 超镁铁质岩附近的伟晶岩 or 黑色页岩型矿床).
祖母绿的主要地质环境
A. 黑色页岩祖母绿
- 示例： 哥伦比亚（穆佐、奇沃尔）。
- 形成过程：
- 富含有机质的页岩在变质过程中释放铬。
- Be是由附近花岗岩的热液引入的。
- 关键反应：Be2++Al3++Cr3++SiO44−→Be3Al2Si6O18:Cr3+(emerald)Be2++Al3++Cr3++SiO44−→Be3Al2Si6O18:Cr3+(emerald)
B. 与伟晶岩有关的祖母绿
- 示例： 赞比亚、巴西。
- 形成过程：
- 附近蛇纹岩中的铬与富含铍的伟晶岩流体发生反应。
C. 构造剪切带祖母绿
- 示例： 马达加斯加、阿富汗。
- 形成过程：
- 剪切为含铬和铍的流体创造了通道。
4. 为什么有些祖母绿呈蓝绿色（钒与铬）？
- 哥伦比亚祖母绿： 纯 Cr³⁺ → 深绿色。
- 巴西/赞比亚祖母绿： 通常含有 Fe²⁺/Fe³⁺，将颜色修改为蓝绿色。
- 钒酸盐祖母绿（例如巴西）： V³⁺ 可以替代 Cr³⁺，产生略有不同的绿色色调。
5. 探索意义
- 红宝石： 近看 大理石/超镁铁质接触 or 碱性玄武岩.
- 祖母绿： 专注于 含铬岩石附近的富铍伟晶岩 or 黑色 页岩 区.
案例研究：哥伦比亚祖母绿
- 地质奇观： 安第斯山脉的构造挤压迫使 Be 花岗岩与 Cr 页岩发生碰撞，从而创造了理想的祖母绿形成条件。
结语
红宝石和祖母绿中铬的存在证明了 罕见的地质巧合——富铝/富铍系统与铬源交汇。了解这些过程有助于宝石学家追溯其成因，并协助矿工进行勘探。
