【合成石英石：具內含物設計的標本】【Synthetic Quartz: A Designer Inclusion Specimen】

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更新時間：2022/3/9

天然石英石能是包有多種內含晶體的可能，像是各種顏色的柘榴石，讓整件礦物標本呈現出強烈對比的美。

筆者透過某合成石英石製造廠商的配合，取得一組四件小標本：一件內含鎂鋁榴石(pyrope)晶體、一件內有鐵鋁榴石(almandite)晶體、一件內有上述兩種晶體、還有一件無添加的樣本供比對。選用於此實驗的柘榴石晶體雖小，但皆具有明亮的顏色；水熱法(hydrothermal)製作過程費時，成本也不低，所以母體與內含晶體只需小尺寸即可用以研究。

一件50x27x13mm的合成石英石，在結晶過程當眾被置入鎂鋁榴石與鐵鋁榴石，形成圖中樣本右下角的內含物群組；在同一晶面上也挾帶著長條狀的液態/氣態雙向性內含物。六角柱晶面與斜角菱形面讓樣本看似天然形成，但晶面上的特徵明顯指出它是人工合成品。圖中標本前的水磨損狀鎂鋁榴石(pyrope)晶體尺寸約2.5mm(左)，與尺寸約1.5-2.0mm的十二面體鐵鋁榴石(almandite)晶體(右)，與實驗中使用的柘榴石相似。鐵鋁榴石晶體取自圖片背景上的片岩母體。攝影：Elise A. Skalwold。

在前後共四個月的期間，我們用五公尺高的工業用高壓釜(autoclave)，完成了數次作業。

在第二次作業之前，我們將小柘榴石晶體置入石英石上的孔內。作業過程中，部分小晶體成功的被包覆在母體當中。石英石結晶過程使用的培養液體，成分是含有10%Na2CO3的純水，以及萃取自美國阿肯色州產乳白紋脈石英石的矽與其他微量元素。為了製作出理想結晶形態，我們使用"C-A"方向切磨的籽晶，培育出向C-晶軸垂直成長、並沿著A-晶軸拉長的晶體。在高壓釜中，我們不是使用絲線來吊掛成形中的晶體，而是將他們置放在平面架上結晶。結晶環境約是攝氏350度與700bar以上的壓力。

在如暴風般的麵包屑群內含物當中，兩件橘紅色鐵鋁榴石與兩件較大的紅色鎂鋁榴石，是讓石英石在降溫階段時出現張力裂縫的原因。圖中左端與右端之氣泡，屬於與母體長度相當的雙向性內含物。伴隨著柘榴石晶體的小石英石晶體(圖右，雙向內含物部分)與白色物質，是結晶期間環境中的養分液體造成的殘留物。

透射與斜射光纖燈源照射。攝影：Elise A. Skalwold，視場13mm。

當我們在四個月後打開高壓釜時，看到的是四個同樣大小的完整晶體，形狀可參考本文附圖。

伴隨著寶石學家所謂的"麵包屑"內含物，成群的柘榴石被身分不明的白色物體和放射狀裂縫包圍。石英石可比喻為矽與氧原子結合而成、既開放也扭曲的結構。當溫度快速上升時，石英石的體積也會隨著改變，而且擴張速度比原子結構較緊密的柘榴石還快。在降溫時石英石體積萎縮的速度也比柘榴石快，因此會造成裂縫。由於柘榴石在被包入母體前就已經成形，所以是屬於原生型(protogenetic)內含物。

高壓釜環境中形成的液態與氣態物也會被困在結晶當中，形成雙向性內含物，方向與石英石的C-晶軸垂直。樣本的玻璃光澤角柱晶面上具有對角方向條紋特徵；與天然石英石會有的平行方向(即與C-晶軸垂直)條紋不同。原本的計畫是將其中一個含柘榴石的樣本，切磨成凸面寶石；但這些仿製內含物的合成石英石標本是如此美麗、獨特！

於是筆者決定將它們保持原狀，納為私人的"設計內含物標本"收藏品。

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英文原文網址：https://www.gia.edu/…/winter-2016-microworld-synthetic-quar…
本文作者艾莉絲‧A‧史卡沃德(Elise A. Skalwold)是專業寶石家協會(Accredited Gemologists Association，簡稱 AGA)認可的資深寶石學家，目前在美國紐約伊薩卡(Ithaca)的康乃爾大學(Cornell University)參與策展與研究等計畫。
圖片截取自原文網址，由 Elise A. Skalwold 攝影提供。
Gems & Gemology是GIA出版的專業寶石科學季刊，可於官網www.gia.edu免費線上閱覽。
翻譯：陳逸駿(GIA GG)，首發於GIA美國寶石研究院臺灣校友會會員資訊分享服務電郵與臉書社團<GIA 台灣美國寶石研究院校友會>。