黑色玄武岩的新鲜断面上,常嵌着一颗颗黄绿色小粒,直径多在 1–5 毫米,玻璃一样反光。多数人的第一反应是翡翠、绿松石,或者当成炉渣。它多半是橄榄石,由地幔带上来的原始矿物,颜色靠不住,断口和解理才是稳的判据。
断口是贝壳状的弧形曲面,找不到平整解理面
橄榄石的解理只有 {010} 不完全、{100} 差,肉眼几乎看不到平整的解理面。颗粒被敲断或风化脱落时,留下的是贝壳状断口,一片片弧形凹面首尾相接,边缘薄而锋利。全是弧形断口、找不到解理面,是它最省事的一条判据。
玄武岩气孔里同样会长黄绿色粒状绿帘石,颜色与橄榄石接近,单看颜色分不开。绿帘石有 {001} 完全解理,敲开后能见到成排的平行平面,像切开的年糕;橄榄石敲开只有曲面。两者摆在一起,一眼就能分开。
硬度 6.5–7,划得动玻璃却划不动石英
橄榄石硬度 6.5–7,小刀划不动它,它却能划伤窗玻璃,石英反过来能划伤它,位置正好夹在两者之间。密度 3.2–3.4 克/立方厘米,同样大小的颗粒比长石、石英压手,这个差别在手里能感觉出来,小刀、玻璃、石英三样东西就能排出一条硬度序。
绿柱石是常用的对照:硬度 7.5–8,比橄榄石硬,密度只有 2.63–2.92 克/立方厘米,明显偏轻。石榴子石硬度 6.5–7.5 与它重叠,密度 3.5–4.3 克/立方厘米更高,且完全无解理、晶形呈等轴状。两者都不是橄榄石,一个太轻,一个太重。
它是镁铁硅酸盐,不含水,蚀变后颜色整体改变
橄榄石的成分是 (Mg,Fe)2SiO4,镁与铁之间连续置换。镁端元镁橄榄石密度 3.22 克/立方厘米,铁端元铁橄榄石 4.39 克/立方厘米,常见种落在两者之间。含铁越高颜色越深,颜色只能做参考。同一处采到的颗粒,颜色能差出好几级,硬度却几乎不变。
它不含水,这一点决定了它的不稳定。玄武岩喷出后,橄榄石在热水和大气作用下容易被交代,先变成伊丁石,再变成蛇纹石、绿泥石,颜色从透明黄绿转为暗红褐、土状。边缘一发红发浊,判据就要打折扣。
混进来的是蛇纹石与伊丁石,它们原本就是橄榄石
蛇纹石是橄榄石、辉石被水化后的产物,硬度只有 2.5–4,密度 2.5–2.6 克/立方厘米,颜色黄绿到暗绿,光泽从玻璃变成蜡状。同一颗斑晶,核心还是橄榄石,边缘已换成蛇纹石,指甲都能刻动。这种内新外旧的结构,在薄片里看得很清楚。
伊丁石是风化中途的假象矿物,红褐色,保留原颗粒的外形,内部已是黏土级混合物。它常沿裂缝和颗粒边缘向内推进,形成一圈红边。见到红边,颗粒中心仍可测出橄榄石的硬度与断口。
关键数据
下列数值取自带单位的手册与教材区间,不同成分的样品会有偏移。测试前先确认颗粒新鲜,蚀变样品的数据没有比较意义,记录时写区间而不是定值。现场能测的只有硬度和断口,密度要称重,折射率要折射仪。
- 硬度 6.5–7,密度 3.2–3.4 克/立方厘米。
- 解理 {010} 不完全,{100} 差,断口贝壳状。
- 折射率 1.65–1.69,玻璃光泽,透明至半透明。
- 玄武岩中斑晶粒径常见 1–5 毫米。
- 镁橄榄石密度 3.22,铁橄榄石 4.39 克/立方厘米。
- 蚀变后硬度降到 2.5–4,密度降到 2.5–2.6 克/立方厘米。
边界
粒径小于 1 毫米时判据基本失效。颗粒太小,断口曲率和解理面都看不出来,硬度测试会把颗粒压碎,只能靠薄片在镜下测光性,或者做电子探针成分分析,肉眼结论不可靠,这类分析要切片镀碳。
蚀变与包体是第二个陷阱。蚀变过半的颗粒,硬度和密度都已不是橄榄石的数值;含尖晶石、铬铁矿包体的颗粒密度会被拉高,用 3.3 克/立方厘米去套会判错。本文判断,野外只报疑似,留余地比给出一个干脆的错答案有用。
参考文献
- 王濮, 潘兆橹, 翁玲宝.《系统矿物学》上册. 地质出版社, 1982. —— 橄榄石族物理性质与解理。
- Deer W A, Howie R A, Zussman J. An Introduction to the Rock-Forming Minerals. 3rd ed. Mineralogical Society, 2013. —— Olivine 条目。
- Klein C, Hurlbut C S. Manual of Mineralogy. 21st ed. Wiley, 1993. —— 橄榄石成分与密度关系。
- 《中国大百科全书·地质学》. 中国大百科全书出版社, 1993. —— 伊丁石、蛇纹石条目。