色相如天——青金石

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天青色等烟雨，而我在等你，这次我们不等“青花瓷”，而来邂逅一位色相如天的矿物颜料——青金石。早在6000年前中亚国家就已开发和使用青金石，我国对青金石的使用最早见于西汉时期，当时对青金石已有“兰赤”、“金螭”、“点黛”等颇有诗意的称呼，除此之外，青金石还有着“璆琳”、“金精”、“瑾瑜”，“青黛”等诸多雅称。自明清以来，由于青金石“色相如天”，而天为“上”，因此明清帝王多重青金石。^[1]

青金石¹

青金石在地球上非常少见，其主要产地分布在阿富汗(萨雷散格矿床、巴达克山科克奇河)、俄罗斯(小贝斯特拉矿床、斯柳甸矿床)、智利(安第斯山脉Ovalle)、加拿大(巴芬岛南端)等地，高品位的青金石主产于阿富汗，该地所产的青金石呈深蓝色、天蓝色和浅蓝色，色泽纯正，是世界上历史最悠久最优质的青金石原料产地，其他各地所产青金石伴生矿物较多颜色一般较浅，质量上逊于阿富汗青金石，因此阿富汗产出的青金石可以说是皇冠上的明珠。^[2]

阿富汗区位图²

虽然优质的青金石颜色纯粹，但是实际上青金石是一种矿物集合体，其成分十分复杂，主要为含硫酸的钠钙铝硅酸盐，这也是其蓝色的来源，青金石常与其他矿物（方钠石和蓝方石、方柱石、长石等）及少量黄铁矿共生，另有方解石(石中白斑者)、透辉石、云母、角闪石（石中彩色斑)，由于这些伴生矿物的存在，青金石中常见有白色方解石色斑与星点状铜黄色黄铁矿^[3]，这些伴生矿的含量往往超过青金石原矿。^[4]

青金石矿

那么如何评价一块青金石的品质呢？总结而言，大致有以下几个方面：颜色、质地、净度、块度、工艺，抛开人为加工因素不谈，“天生丽质”的青金石应当具有浓艳纯正的色彩，致密细腻的质地，少伴生矿物的纯净，以及足够大的块头，因此高品质的矿物青金石可遇而不可求。^[5]由于阿富汗青金石色彩纯正艳丽，光辉灿烂，因此通过丝绸之路被各文明古国所使用，在美索不达米亚平原所发展出来的文明两河文明、古埃及文明、古希腊、古罗马文明、中华文明、阿拉伯文明、古印度文明都有使用青金石作工艺品的历史。

两河文明出土青金石石像

古埃及青金石圣甲虫

古罗马青金石马赛克

清代青金石屏风

由于阿富汗青金石质地细腻、色彩深沉、颜色端庄，除了加工成工艺品外，青金石还是一种重要的优质蓝色颜料，在我国青金石常作为高级壁画、雕塑颜料被大量使用，在欧洲青金石则常作为油画的颜料。

西魏 敦煌第249窟伎乐天壁画

翰内斯·维米尔 戴珍珠耳环的少女

那青金石是如何形成的呢？实际上青金石的形成与岩浆活动与变质作用息息相关。从地质学上来说，青金石多是由接触交代变质作用形成，主要赋存于硅酸盐─镁质矽卡岩中和钙质矽卡岩中。专业术语有点多啊，让我们慢慢缕一缕。

何为接触交代变质作用（接触交代作用）？接触交代作用是由于岩浆结晶晚期析出的大量挥发分和热液，通过交代作用使接触带附近的侵入岩和围岩，在岩性及化学成分上均发生变化的一种变质作用。^[6]

“食不厌精，脍不厌细”，虽然定义简单，但是理解起来却没那么简单，我们慢慢缕一缕，这里涉及的两个容易错过的“小”知识点，交代作用与变质作用，先让我们来了解一下“它们”。

交代作用，或译作热水换质作用，顾名思义，是岩石与热水之间产生化学反应的现象。深埋地底的岩石的裂隙中，如果受到热液(例如被火山作用加热的地下水)渗入，溶解于热液中的离子就可能与岩石中的矿物结晶反应，反应最主要的形式为晶格中阳离子的取代，使晶体在不熔解、不改变其晶格结构下，改变化学组成，请注意上面这句话哦“使晶体在不熔解、不改变其晶格结构下，改变化学组成”，变质作用发生在相对高压高温区，使晶体发生再结晶现象，而交代作用则不会改变晶格的原有形式。因此，交代作用与变质作用形成的机制与现象稍有不同，但是，由于地下环境的复杂性这两个作用常常伴随出现。^[7]

变质作用，是指岩石在基本上处于固体状态下，受到温度、压力及化学活动性流体的作用，发生矿物成分、化学成分、岩石结构与构造变化，而使岩石转换成变质岩的整个地质作用。虽然变质活动的主要推动力量是“热”和“压力”，但当变质作用发生时，常有一些岩石本身孔隙中的液体或气体，会在固态岩石矿物间充当取代反应的介质，促进变质作用的化学反应；有时这些流体还可以提供一些新的成分，因而影响了变质岩的化学成分。^[8]

变质作用³

因此，交代作用可以说是参与变质作用的“常见玩家”。交代作用实际是物质成分注入和逸出的作用，是在温度、压力、溶液化学成分发生改变后发生的一种置换现象，在变质过程中，围岩与侵入体（如火山活动产生的气水热液等其他热水溶液）发生物质交换，带入某些新的化学组分，带出一些原有的化学组分，从而使岩石的化学组成和矿物组成发生变化。值得一提的是，交代作用的全过程是在固态并有溶液参与下发生的，原有矿物的分解和新生矿物的形成也是同时进行的，而交代作用，其主要表现在接触交代作用（接触交代变质作用）过程中。^[9]（兜兜转转终于又绕回来了！）

于是乎，我们就可以推出，交代作用是参与变质作用的一种作用方式，其主要表现在接触交代作用（接触交代变质作用）的过程中，接触交代变质作用实际是兼具交代作用与变质作用的一种作用。

推理是否正确，我们来旁证一下，找到气液变质作用(pneumatolytic hydrothermal metamorphism )的词条，我们可以发现有如下解释，即气液变质作用是具有化学活动性的气态或液态流体，对岩石进行交代而使岩石发生变质的一种作用，当这种流体来自于岩浆体时，使接触带围岩和岩体发生交代作用，称为接触交代变质作用。^[10]（ps：不容易的逻辑循环，舒服了）

岩浆的侵入活动对周边的围岩本身就易发生变质作用，而岩浆在侵入活动的结晶晚期会析出的大量挥发分、气水热液，这些气水热液往往携带有各类金属与非金属元素，这些物质又会与接触带附近侵入岩和围岩发生交代作用，在变质作用与交代作用的叠加下，促使岩石发生接触交代变质作用，使其岩性及化学成分上发生变化，并逐渐形成接触交代矿床。

这种接触交代变质作用可形成各种接触交代变质岩石，而青金石赋存的硅酸盐─镁质矽卡岩中和钙质矽卡岩正是接触交代变质岩石！

矽(xī)卡岩(skarn)，最早源于焦涅邦在1875年和1880年对瑞典Norborg铁矿床研究的论文^[11]，其名称来源于硅（旧名矽，为Si音译）和钙（卡为Ca音译）是一种变质岩，从名称的来源我们就可以猜出矽卡岩主要由富钙或富镁的硅酸盐矿物组成。矽卡岩主要产在火成岩体（主要为中性火成岩及酸性火成岩）与碳酸盐类岩石（主要是石灰岩）接触带或其附近，是由于碳酸盐岩石和铝硅酸盐岩石（包括侵入岩、火山岩和混合岩等）在高温岩浆的热接触变质作用和高温气化热液影响下，经接触交代变质的岩石。^[12]

镁质矽卡岩⁴

在后续的研究中，地质工作者们又总结出了矽卡岩的几种成因：1、在花岗岩类与碳酸盐岩接触带及其附近相互作用形成的；2、火山热液作用形成的；3、混合岩化作用形成的；4、区域变质作用形成的；5、喷流成因矽卡岩成矿的。因此矽卡岩形成作用至少包括扩散交代作用和渗滤交代作用两种。矽卡岩是扩散作用、渗滤作用和化学反应的耦合结果^[13]。（小贴士：扩散交代作用(diffusive metasomatism)是交代作用的一种方式，一般多分布在岩脉和矿脉的附近。我们知道，物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移，在这种作用下，岩石中的组分通过停滞在孔隙中的溶液进行扩散而移动，组分的移动主要取决于溶液的浓度差，在溶液中浓度较高的它总是向浓度较低的方向移动。^[14]

扩散作用⁵

渗滤交代作用(infiltration metasomatism)热液和岩石间的组分交换是通过流经岩石裂隙的流动热液实现的。当上升热液沿着几乎垂直于灰岩和硅铝质岩石的接触面流动时，溶液和围岩相互作用，发生反应、溶解和吸取围岩中的组分，并将其带至上覆围岩，与之交代反应形成矽卡岩。渗滤交代作用中，温度梯度和压力梯度是引起热液流动的动力，因而热液能作较长距离的运移，故有可能形成厚大的矽卡岩带。^[15]听起来感觉有些让人头大啊，但是仔细地小伙伴们可能已经发现了，这些成因都与岩浆活动有着密切地关系。

岩石圈变质作用⁶

岩浆活动⁷

归纳起来，矽卡岩矿床的生成大致可分为以下三个阶段:

1、岩浆侵位的同时，使接触带附近的围岩发生广泛的接触热变质作用，形成各类角岩、大理岩等。当围岩为白云岩时，有可能形成部分岩浆期镁矽卡岩。

2、岩浆期后的矽卡岩阶段：形成各类矽卡岩，包括岩浆期后镁矽卡岩、钙矽卡岩和锰质钙矽卡岩，与此同时，还有部分矿石的堆积。

3、矽卡岩期后的酸性淋滤阶段：形成大部分矿石，并伴有大量退化交代矿物。

矽卡岩矿床的矿化主要形成于矽卡岩晚期和酸性淋滤阶段, 各类含矿交代岩常围绕侵人体呈带状分布。^[16]

举个简单而形象的比喻，矽卡岩的形成就像蒸包子，长期地岩浆活动形成了大量碳酸盐岩石和铝硅酸盐岩石，这些岩石就像“生包子”，蒸包子的热水蒸气则是岩浆活动下的高温挥发分、气水热液，在二者的共同作用下矽卡岩就这样被“蒸熟了”。

阿富汗地质演化历史较长，各地层均发育较全，从最古老的太古宙地层至全新世沉积均有出露，在漫长地质历史演化中，构造运动频繁，并伴随着各种地质事件，这成为了孕育高品位青金石的天然摇篮。

阿富汗出产高品位青金石的矿地位于阿富汗东北部的巴达赫尚省，从地势地图地图上看，阿富汗东北部主要为高原与山地，全国最高峰正位于东北部与巴基斯坦交界的诺夏克峰，海拔达7485 m，同时阿富汗最老地层也主要出露在东北部的巴达赫尚省，也正是在这样的得天独厚的的自然条件下，伴随着造山运动的激烈而长期的岩浆侵入与各类地质活动，阿富汗高品位青金石历经千万年洗礼拥有了那抹纯正而深沉的天蓝。

巴达赫尚省具体位置图⁸

阿富汗地势地图⁹

图片来源

1  汤家富.观赏石谱--赏石形成解析与鉴评赏赋[M].123.

2  阿富汗地图.Bing images.

3  变质作用.Bing images.

4  镁质矽卡岩.中文百科.

5  扩散作用.Bing images.

6  岩石圈变质作用.Bing images.

7  岩浆活动.Bing images.

8  巴达赫尚省.Bing images.

9  阿富汗地图.Bing images.

参考资料

[1] 百度百科.青金石（大众宝石）.百度百科 (baidu.com)

[2] 伏修锋等.青金石产地探源[J].自然科学史研究. 2006,(03).

[3] 童榆岚. 青金石玉品质影响因素研究[D].河北地质大学,2018.

[4] 汤家富.观赏石谱--赏石形成解析与鉴评赏赋[M].123.

[5] 童榆岚. 青金石玉品质影响因素研究[D].河北地质大学,2018.

[6] 百度百科.接触交代变质作用.百度百科 (baidu.com)

[7] 中文维基百科.交代作用.中文维基百科【维基百科中文版网站】 (3822808.com)

[8] 中文维基百科.变质作用.中文维基百科【维基百科中文版网站】 (3822808.com)

[9] 百度百科 交代作用.百度百科 (baidu.com)

[10] 百度百科 气液变质作用_百度百科 (baidu.com)

[11] 赵一鸣,林文蔚,毕承思,李大新.中国矽卡岩矿床基本地质特征[J].中国地质科学院院报,1986(03):59-87.

[12] 中文百科 矽卡岩.中文百科(http://m.zwbk.org/lemma/268229)

[13] 田建涛,喻亨祥,扬准,李军,王森,郭远飞.矽卡岩成因及成矿作用研究进展综述[J].中国科技信息,2005(23):107.

[14] 360百科.扩散交代作用.https://baike.so.com/doc/1815547-1920113.html.

[15] 矽卡岩矿床. MBA智库百科.wiki.mbalib.com/wiki/矽卡岩矿床.

[16] 赵一鸣,林文蔚,毕承思,李大新.中国矽卡岩矿床基本地质特征[J].中国地质科学院院报,1986(03):59-87.

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