1. 简介

　　金绿宝石作为一种铍矿物，不仅能用于高新科技、军事、医疗等领域，也是一种珍贵的宝石。自十八世纪被发现以来，金绿宝石成因和矿床特征被广泛地关注与研究。

　　金绿宝石(Chrysoberyl)，化学式为BeAl2O4，BeO和Al2O3的理论含量分别为19.7 wt.%和80.3wt.%，但实际可含少量(<2%)的SiO2，以及不同种类的微量元素如Cr、Fe、Ga、Ti、Ca等。为斜方晶系，属于橄榄石型结构。

　　图. 金绿宝石双晶标本

　　根据宝石学金绿宝石可分为三类：

　　(1)变石(Alexandrite)，因其含有铬元素而在不同光源下呈现红色或绿色;(2)金绿猫眼(Cat’s-eye/Cymophane)，因内部含有大量定向排列的细针管状包裹体，如果沿着特定方向切割会呈现出一道亮线;(3)变石猫眼和星光金绿宝石，前者是具有变色效应的猫眼，后者是具有多组金红石针的金绿宝石。

　　图. 变石猫眼

　　(选自美国宝石学院官网)

　　2. 金绿宝石矿床类型及分布

　　金绿宝石矿床按照成因可为四个大类，即熔体结晶、变质成因、交代成因和风化成因;而根据赋存岩石，可将金绿宝石矿床进一步划分为六种亚型，分别是花岗岩伟晶岩、变质伟晶岩、蛇纹岩、云母岩、条纹岩和砂矿。

　　表. 金绿宝石矿床类型与特征

　　花岗岩-伟晶岩是金绿宝石最主要的赋存岩石。花岗岩型金绿宝石赋存在演化程度较高的花岗岩中，如白云母花岗岩。这类金绿宝石可能在温度670~700℃、压力约0.1~0.2GPa的环境中结晶，并作为副矿物与石英、长石共生。伟晶岩型是金绿宝石最重要的赋存来源，也是宝石级金绿宝石的主要来源。金绿宝石通常发育于伟晶岩边部的细晶钠长花岗岩与细粒伟晶岩中。钠长花岗岩中的金绿宝石多呈粒状与浸染状，而发育金绿宝石的细粒伟晶岩以石榴子石、白云母与钠长石组合为特征，其中金绿宝石呈板状产出。

　　图. 塔什萨依金绿宝石矿地质图

　　(a)与其金绿宝石手标本图(b-c)(花岗岩-伟晶岩型)

　　变质伟晶岩型金绿宝石形成于同期或后期角闪岩相-麻粒岩相变质作用下绿柱石的分解。这种伟晶岩常呈透镜状或条带状发育于地层中，其中金绿宝石形成在变质伟晶岩的强变形带与反应带，与石英紧密共生，或嵌于绿柱石与长石之间，半自形-自形，形态以粒状居多，粒径变化较大，常见金绿宝石-石英-夕线石-白云母矿物组合。

　　图. Roncadeira伟晶岩地质剖面简图(a)

　　与Roncadeira伟晶岩金绿宝石的手标本和显微镜图像

　　(b-c)(变质伟晶岩型)

　　蛇纹岩型是指在区域构造背景下，变沉积岩与基性-超基性围岩之间发生交代作用而形成的金绿宝石矿床，其变质程度达到角闪岩相(0.45~0.5GPa，500~550℃)。金绿宝石赋存在滑石-蛇纹岩序列以及与黑云母-阳起石-绿泥石片麻岩透镜体接触的位置，呈粒状，颗粒普遍较小，与硅铍石、绿柱石紧密共生，周围也可见萤石、白钨矿和黄铜矿等。

　　图. Habachtal矿床剖面地质简图

　　(蛇纹岩型)

　　云母岩型是指花岗质岩浆与基性-超基性围岩接触后发生交代作用而形成的金绿宝石矿床，是宝石级金绿宝石的主要来源，也是变色金绿宝石(变石)的唯一来源。金绿宝石以斑状变晶结构出现在岩体与基性-超基性围岩之间更靠近伟晶岩的接触带中，成矿温度大致在红柱石稳定域内(约350~470℃，0.1~0.7GPa)，或与绿柱石、硅铍石和磷灰石等交生，常呈双晶，粒径变化。

　　图. Franqueira矿床成矿模型图

　　(云母岩型)

　　条纹岩型是指岩浆热液侵入碳酸盐地层后发生交代反应，并在条带构造的大理岩中形成的金绿宝石矿床，其形成温度大致在300~550℃。这类金绿宝石呈分散粒状或成层沉淀在条纹中，显微镜下可见，且矿物组合较复杂，但常见金绿宝石-萤石-塔菲石-硅铍石矿物组合。

　　图. Lost River矿区剖面地质简图

　　(条纹岩型)

　　砂矿型作为次生矿床，风化和搬运作用是其形成的主要动力，这类金绿宝石常发现于冲积扇和冲积平原内，埋藏在红色粘土层或细砾沉积岩中。其金绿宝石颜色丰富，多在黄色-绿色-蓝色范围内，且颗粒大小和晶体形态变化很大。因砂矿难以溯源，砂矿型金绿宝石的来源具有不确定性。

　　图. 金绿宝石砂矿型矿床模型图

　　(砂矿型)

　　金绿宝石分布十分广泛，目前全球报道过的金绿宝石矿化点和矿床共有约381个，遍布六洲，北至俄罗斯科拉半岛，南至南极洲东部赫马拉湾，其中重要的矿点和矿床有56个。中国的金绿宝石主要产于伟晶岩中，且以新疆阿尔泰地区为主，出名的矿床有可可西里3号脉和塔拉特307号脉。根据前人记录，内蒙、四川、秦岭地区以及湖北、湖南等地也出现金绿宝石。近几年，徐兴旺等(2020)在阿尔金的塔什萨依岩体发现了大颗粒的金绿宝石。

　　图. 世界主要金绿宝石矿床分布图

　　3. 金绿宝石矿床成因

　　1.交代成因

　　根据金绿宝石成矿位置，交代类型可细分为远端交代和近端交代。在此类金绿宝石矿床中，成矿流体中水络合作用影响着Be的迁移能力;水络合作用弱则Be的迁移能力也相对较弱，金绿宝石在离岩体较近位置沉淀;而当成矿流体中富集强络合剂时，流体中Be的迁移距离增加，最终在有利位置结晶形成金绿宝石。

　　2.变质成因

　　在角闪岩相条件下，绿柱石失稳，并与铝硅酸盐反应分解为金绿宝石和石英，公式如下：

　　1 Beryl + 4(K,Na)- Feldspar + 4 H+ = 3 Chrysoberyl + 14 Quartz + 4 (K+,Na+) + 2 H2O

　　或

　　1 Beryl+4 Albite + 2 Muscovite + 6 H+ = 3 Chrysoberyl + 21 Quartz + 4 Na+ + 2 K++ 5 H2O

　　3.熔体结晶

　　金绿宝石可在伟晶质熔体中直接结晶，但通常局限于高温伟晶岩。富粘土和云母的页岩为富Be的伟晶岩提供物质来源，通过高级变质作用，片岩开始熔化，其中作为Be的重要储库——白云母几乎完全分解并进入岩浆中，经过多阶段的熔体抽离以及石英、长石和黑云母等造岩矿物的结晶分异，熔体中Be含量可富集一到两个数量级，达到了富Be相矿物析出的基本条件。

　　4. 影响因素

　　形成金绿宝石的温压条件相对较广，普遍存在于相对高压和高温的环境，具体见相图。

　　图. 金绿宝石等铍矿物相图

　　熔体成分组成和变化影响着金绿宝石等Be矿物的形成。前人研究发现金绿宝石在高Al2O3低SiO2的系统中更稳定，这很好地解释金绿宝石主要赋存在过铝质伟晶岩中的原因。

　　挥发分和助溶组分对稀有金属的迁移和富集等作用。金绿宝石也可能从富CO2的熔体中结晶，因为铍可能以碳酸-铍酸盐的形式被输送到碱性溶液中;高丰度的P和B也可能导致Be矿物结晶温度的降低，导致金绿宝石和绿柱石饱和;同时水对金绿宝石的形成也起到至关重要的作用，在近无水条件下，绿柱石分解形成金绿宝石+硅铍石+石英，最大温压范围介于1450℃和0.5GPa到1150℃和0.7GPa，甚至更高，而在含水环境中，绿柱石在高于0.1GPa和700~800℃，0.4GPa和725~825℃或0.6GPa和440~500℃条件下分解成金绿宝石。

　　4. 有待解决的科学问题：

　　1. 潜在的多种晶体相;

　　2. 花岗岩-伟晶岩型金绿宝石成矿精细过程;

　　3. 构造与交代作用对云母岩型金绿宝石的控制程度;

　　4. 条纹岩型金绿宝石的精细成矿过程;

　　5. 挥发分及助溶成分对金绿宝石形成所起到的具体作用。