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寶石為何會發出光芒?
閃閃發光的寶石十分迷人,你知道在哪裏可以找到它們嗎?不同的寶石又有甚麼不同的特性呢?讓我們來了解一下美麗的寶石吧!
寶石從何來:(1)岩石
岩石內包含多種礦物,組成地殼。礦物以不同的結晶形態生長,包含一至多種元素並整齊排列,如鑽石只由碳元素組成。以下是它們形成的過程:
1. 板塊移動令溫度和壓力提升,使岩石熔解成岩漿。
2. 火山爆發時,大量高溫岩漿由火山口噴出地面。
3. 岩漿內的液態礦物在地面慢慢冷卻成火山岩。
4a. 火山岩受到風化侵蝕,破碎成顆粒後被水流及風雨沖到河岸或海洋,形成沉積岩。
4b. 另一方面,未能湧上地面的熔岩冷卻成深成岩(如花崗岩),然後在高溫及高壓作用下,成為變質岩。
5. 在深海的沉積岩受高溫及高壓影響,成為變質岩。
固體岩石中的一些固體礦物就是寶石原石了!
寶石從何來:(2)動植物
寶石也可由動植物的組織或分泌物形成,如下圖數例。
琥珀
史前松樹滲出汁液所形成的化石,有些更保留了因走避不及而被困其中的昆蟲屍體。
珍珠
當珠蚌受傷或有異物(如沙粒、寄生蟲 ) 入侵時,就會分泌珍珠質縫合傷口或隔離異物。
珊瑚
人們擦去其柔軟部分並打磨成寶石,又以紅珊瑚最受歡迎。
大型動物的獠牙
人們將其打磨,並染色成為寶石。
但用動物組織製成寶石會令物種瀕臨絶種,應該禁止!
如何開採寶石?
寶石一般在礦床採集。礦床是指寶石藏量豐富、可大量生產寶石的地方,分為原生及次生礦床。
原生礦床
原石(如火山岩)仍停留在初始形成之地,採集時須移開許多不含寶石的岩石,難度較高,產量亦較少。
挖掘「L」字形坑道以爆破包裹着寶石的母岩,並用機器取出原石。
次生礦床
沉積岩在河岸或海底堆積成砂礫,故又稱砂礦或沖積礦床。寶石集中,且較易採集,產量亦較多。
若原石在地層下方,須先移除黏土和砂層才能採集, 再用水沖刷掉較輕的沙礫, 篩選出寶石。
寶石大解構
寶石分為很多種,我們可以根據以下的特點分出它們是甚麼寶石。
晶體結構
結晶的原子排列按形狀和對稱性分為不同晶系。
刻劃硬度
寶石抵抗尖銳物刻劃的能力,以摩氏硬度量度。
滑石的摩氏硬度為 1(最軟),可用指甲刻劃。
鑽石的摩氏硬度為 10(最硬),只能被其本身擦傷。
切磨韌性
寶石能承受撞擊的程度。
鑽石在不同晶面及方向有不同韌性, 但平均韌性較弱,可用鐵鎚將其敲碎。
石英家族
石英即二氧化矽(SiO2),十分常見,被廣泛應用於鐘錶、海底通訊機及鏡頭等。它本為純白色,混合其他礦物後則會呈現不同顏色。
晶系:三方或六方晶系(晶體橫切面為三角形或六角形)。
下列寶石主要由石英組成。
(無色)水晶
只由石英組成,無色全透明。
摩氏硬度:7。
粉晶
因混合了錳而呈粉色,為半透明。
摩氏硬度:7。
碧玉
為隱晶質石英,稱為玉髓,晶體小得連顯微鏡也難以觀察。雖名為「碧」, 但顏色多變。可見於岩石如熔岩的裂縫。
摩氏硬度:6.5-7。
紫水晶
因含微量鐵而呈紫色,可見於岩石縫隙的孔洞。
摩氏硬度:7。
虎眼石
青石棉分解時,鐵氧化為金褐色。因其纖維結構彎曲折斷而帶有條紋。
摩氏硬度:6.5 - 7。
其他常見寶石
螢石
成分為氟化鈣(CaF2),於溫泉旁形成,顏色多變。摩氏硬度:4。
晶系:立方晶系。
晶體呈正方體。
也可呈八面體。
綠螢石
藍線石
由粗粒酸性岩組成,含豐富的鋁。摩氏硬度:7.5 至 8。
晶系:斜方晶系,呈柱體或扁平板形。
令人目眩神迷的光彩
貓眼效應
光線被密集平行的纖維組織或針狀物體反射,在寶石上映照出一條明亮光帶,如貓瞇着眼般。
虎眼石
月光石
變彩
晶體對光線產生繞射及干涉作用,閃爍着幻變的彩虹顏色。
蛋白石的彩虹色來自矽膠中的白矽石球狀礦物。
光線在拉長石的片狀晶體上產生折射, 令其出現變彩效果。
星光效果
光線受到礦物上不同方向的細纖維狀或針狀結晶體反射, 相交於一點,形成星形線條。
藍寶石的結晶有 3 個方向,故呈現 6 線星光。
透輝石的結晶只有 2 個方向, 故呈現 4 線星光。
螢光(或作熒光)
晶體中的雜質令寶石被紫外線照射時發光。而螢石是最先發現有這種特性的物質,故取「螢」字為此現象命名。
日光(左)與紫外光(右)下的螢石。
寶石在紫外光下發出不同色彩的螢光。
如何讓寶石光芒四射?
採集寶石後,為了令寶石閃閃發光,要將寶石再進行加工。技師先分割大型晶體、去除瑕疵部分及改變石頭的形狀,這工序名為切磨。然後進行拋光,即賦予寶石光澤,使其展現細緻的結構線條。
將寶石固定在磨桿,並在快速轉動的磨輪上研磨,其形狀就能變得工整。
鑽石色散率高,若切磨出多個角度不同的平面,使光線通過時產生反射,就能發出璀璨光芒。
本文由《兒童的科學》提供。