翡翠形成需要多少时间?
先放结论,在实验室状态下让翡翠发生质变,从硅酸盐矿物到钠铝辉石,也就是变为钠长斑岩,大约只需要1周的时间。 但是这仅仅是在实验室条件下,在自然界中,这种变化绝对不可能如此高效。 这个问题很有意思,前几天刚好看了一篇相关的论文,拿出来和大家一起分享。(Cristina Zanettin. et al. 2016) 实验目的:分析地质过程中可观察到的一些物理现象是否能对解释翡翠的形成提供帮助。
实验原理及方法:将不同成分的矿渣以及长石、石英等原料置于试管中,进行高温高压冶炼,以此来模拟地质过程。 实验结果: 图 A为温度曲线图,可以发现随着反应的进行,温度逐渐升高再缓慢下降,最终保持在378℃左右。 这个温度恰好接近于部分研究者认为的临界熔点(Huang & Zhou 2009;杨建民等,2015)。但是需要说明的是,这个实验中没有加入任何催化剂,因此不存在快速反应的可能性。所以可以证明,在未经外部激发的情况下,硅酸盐矿物是不可能自发转化为翡翠的。 图 B为实验产物X射线粉晶衍射分析结果。可以看到,大部分样品在高温高压状态下形成了钠铝辉石,也就是说实验成功实现了从硅酸盐矿物到钠铝辉石的转变。但仍有少量颗粒并没有发生明显转变,保留原有的形态和构成成分。
图 C为纳米硬度测试得到的硬度变化情况。可以看出,在实验前期,硬度和温度大致呈正相关关系;但是随着时间的延长,两者的相关性变得不再显著。同时也可以看到,在40MPa下,纯镁橄榄石和透闪石试样的硬度没有发生变化,而含铬矿物的样品硬度明显提高。 由此可以推断,在自然状态下,由含铬硅酸盐矿物经高压合成形成钠铝辉石并进而形成翡翠,其机理可能是外部条件(如高温、压力以及化学反应产生的能量)瞬间释放所导致的。