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石榴子石:十二面体的晶形加 7 的硬度,小刀和玻璃都留不下痕

河边沙砾里那些暗红色、像一小颗石榴籽的颗粒,常被当成玛瑙或玻璃渣,其实多半是石榴子石。判断不难:晶形有明确的棱面,硬度高到小刀和玻璃都划不动,拿在手里比同样大小的石英沉一截,三条叠在一起很少出错。

先认晶形:菱形十二面体和四角三八面体

石榴子石属等轴晶系,常见晶形只有两种。一种是菱形十二面体,由 12 个菱形面围成,每个面都是菱形,棱线直而清楚;另一种是四角三八面体,由 24 个梯形面围成,面数多,看着像被斜切过的球,角顶略钝,面与面的界线清楚。

实际晶体常是两者的聚形,面上能同时看到菱形和梯形两类小面。粒径多在 1–10 毫米,大的可超过 30 毫米。看到面很多、每个面都不大、整体接近球形又带暗红色的颗粒,应先想到石榴子石,再去找反证;这一步比测硬度和密度都快,几分钟就能定。

硬度 6.5–7.5,小刀和玻璃都划不动

石榴子石的莫氏硬度在 6.5–7.5 之间,随成分变化。铁铝榴石和镁铝榴石接近 7–7.5,钙铝榴石偏低,约 6.5–7。常用的小刀硬度约 5.5,玻璃约 5.5–6,两者在石榴子石表面都留不下划痕,反过来石榴子石能划动玻璃;测的时候先划玻璃,再拿小刀试它,两次就有结论。

石英硬度 7,与低硬度的石榴子石接近,互划时谁留痕要看具体成分和结晶方向。野外用玻璃做对照最稳妥:能划玻璃而自身无损的暗红色颗粒,基本可以定案,不必再纠结它属于哪个亚种,那要靠成分分析,肉眼做不到这一步。

没有解理,断口是贝壳状,光泽偏油脂

石榴子石没有解理,受力后沿不规则面破裂,形成贝壳状断口,面上有同心弧纹。这一点和石英相同,但石榴子石断口更粗糙,玻璃光泽弱,带明显的油脂感。风化后的表面变成暗褐、无光的皮壳,看不出原色,这是风化留下的信号。

密度是它的另一处特点。石榴子石密度 3.5–4.3 克/立方厘米,铁铝榴石最高,接近 4.3;石英只有 2.65。同样大小的两颗砂粒放在手心,石榴子石那种坠手的感觉非常明确,淘洗时也更容易沉在盘底,与石英自然分层,盆底一眼能分出两色。

混进来的常是石英和十字石,前者轻,后者有十字

石英是最常见的替代品,但密度只有 2.65,硬度 7,无色或乳白,没有暗红色调,也没有多面体晶形。十字石是棕褐色,常呈穿插双晶,断面上能看出十字或 X 形,密度与石榴子石接近,要靠双晶的十字形状分开,单比重量分不开这两者。

还有一种是人造刚玉或玻璃渣,颜色过于均匀,内部有气泡或流纹,晶面是模具压出来的,棱线圆钝。天然石榴子石的晶面总有细微的生长纹和不平整,棱线锐利但不完美,这种不整齐反而成了判据,太整齐的要警惕。

关键数据

下列数值为矿物学教材给出的区间,不同亚种之间差异明显。报告单块标本时最好注明依据的是哪一类,否则同一个硬度值会与实物对不上,看起来像数据出错;同一块标本换个人测,密度差值常在 0.2 上下,别急着改判。

  • 莫氏硬度 6.5–7.5,钙铝榴石偏低。
  • 密度 3.5–4.3 克/立方厘米,铁铝榴石约 4.3。
  • 菱形十二面体 12 个面,四角三八面体 24 个面。
  • 常见粒径 1–10 毫米,大晶体可超过 30 毫米。
  • 小刀硬度约 5.5,玻璃约 5.5–6。

边界

砂纸都磨不动这句话需要打折扣。手工木砂纸的磨料多为刚玉或碳化硅,硬度 9 以上,磨动石榴子石没有困难;石榴子石本身还被粉碎成磨料,用于打磨木器和布料。硬度 7 挡得住小刀和玻璃,挡不住砂纸,两件事不能混。

风化与蚀变会让硬度和颜色一起变。地表长期风化的石榴子石表面会绿泥石化、褐铁矿化,硬度降到 6 以下,小刀能划出浅痕,颜色也由暗红转褐黑。遇到这种颗粒要先敲开看新鲜面,表面测得的硬度不能直接引用,得看里面的新鲜面。

参考文献

  • 潘兆橹 主编.《结晶学及矿物学》(第三版). 地质出版社, 1994. —— 石榴子石族。
  • 王濮, 潘兆橹, 翁玲宝 等.《系统矿物学》. 地质出版社, 1982. —— 亚种物性。
  • 全国科学技术名词审定委员会.《地质学名词》. 科学出版社. —— 断口术语。
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