本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點。
一百年前，一艘船在穿越海洋的途中側撞到冰山，泰坦尼克號的傳奇由此誕生。說到傳奇，詹姆斯·卡梅隆的電影如此宏大而戲劇化，以至於有些人認為這一定是完全虛構的。 但它是基於真實故事的，甚至包括海洋之心。
然而，真正的海洋之心並不是一顆藍色鑽石。它不是心形的。它從未被路易十六擁有過。它也不叫海洋之心，雖然它現在被稱為“海洋之戀”。 不過，其中肯定包含一個愛情故事。更不用說，還有地質學。
這顆可愛而樸素的藍寶石裝飾著 19 歲的凱特·弗洛倫斯·菲利普斯的脖頸，她是一位來自英國伍斯特的店員，私奔到美國。亨利·塞繆爾·莫利，比她年長二十歲，是她工作過的其中一家店的老闆，在他們一起開始新生活之前送給了她這條項鍊。他們以馬歇爾夫婦的名義登船，拿著二等艙的票，卻懷揣著頭等艙的夢想。亨利已經安排好了他的妻子和孩子的生活。在舊金山，他和凱特將重新開始。人們可以想象她的臉龐，洋溢著幸福的光芒，象徵著他們未來的項鍊在泰坦尼克號優雅的餐廳裡用餐時，在她胸前閃閃發光。
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接著冰山來了，現實是救生艇太少，樂隊演奏著，乘客們爭先恐後地求生，婦女兒童優先。亨利死在了冰冷的北大西洋海域。凱特離開了那艘船，安全地乘坐凱爾特號返回英格蘭。她身無長物，只有裝有行李箱鑰匙的錢包、身孕和她心愛的藍寶石項鍊。
這就是那顆深藍色橢圓形寶石的人文故事。我，作為一個地質學愛好者，被他們的愛情故事感動了，也被那條美麗的項鍊感動了。歸根結底，藍寶石是什麼？它是如何形成的？它又是如何差點與可以說是歷史上最著名的沉船事故一起沉入海底的呢？
“海洋之戀”甚至可能不是天然藍寶石。合成藍寶石的藝術和科學在 1902 年就出現了；十年後，當亨利·莫利為他的新歡購物，泰坦尼克號起航時，每年生產超過 7,000 磅（3,200 公斤）。 但讓我們假設亨利是一個真正的浪漫主義者和紳士，他會更喜歡天然寶石。這樣更符合地質學。
我想指出他購買的東西基本上是鋁，這可能不太浪漫：氧化鋁 (Al2O3)。它是氧化鋁的晶體形式，這才是關鍵所在。這種結晶鋁礦物被稱為剛玉，人們已經自豪地佩戴它數千年了。它也是一種極好的工業磨料，透明的合成剛玉片被用來製造防彈“玻璃”。 剛玉實際上是第二硬的礦物：在莫氏硬度等級中為 9 級（如果我開一家餐廳，我會叫它莫氏餐廳）。 所以凱特佩戴了兩種用於硬度等級的礦物：鑽石的硬度為 10。現在你又有了一個新的雞尾酒會談資。相應地搭配飾品吧。
純淨狀態下，剛玉幾乎是透明的。像許多事物一樣，雜質使其變得迷人。紅寶石，深紅色變種，其顏色來自微量的鉻。帕德瑪剛玉，一種相當迷人的粉橙色寶石，含有鉻、鐵和釩。藍寶石，我們感興趣的寶石，可以呈現從黃色到紫色到真正的藍寶石藍等多種顏色。藍色是微量鈦和鐵的結果。但這不僅僅是微量元素的問題：也與化學有關。那種海洋藍色是由一種叫做層間電荷轉移的小東西引起的。我希望我能為您將其翻譯成通俗易懂的英語，但我還沒有學過足夠的化學知識來做到這一點。它與電子有關。這意味著，雖然需要 1% 的鉻才能使紅寶石呈現紅寶石紅色，但只需要 0.01% 的鈦和鐵就能使藍寶石呈現藍寶石藍色。很酷，是吧？
為了獲得更完美的藍色，藍寶石可以進行熱處理。甚至羅馬人也這樣做過。但是，那種深邃、深沉的藍色中的最終“哦”是 OH，氫氧根。OH 強度較高的藍寶石具有近乎 TARDIS 藍色的色調。OH 較少意味著藍寶石顏色較淺。例如，我自己的小蒙大拿藍寶石可能 OH 含量較低，儘管我不認為它的“哇”度較低。是的，我有所偏愛。
以上都是簡單的內容。正如艾米·龐德所說，“接下來就變得複雜了”。 因為僅僅知道化學成分以及藍寶石為什麼是藍色（或紫色、黃色或透明）對我來說是不夠的。不，我不得不去想，“那麼，這些是如何形成的呢？” 我以為這會是一件輕鬆的事情。你知道，讀幾篇關於漂亮事物的論文，輕鬆瀏覽一下，就能準確地告訴你藍寶石是如何開始和生長的。 到最後，我對地質詞典的泛泛之交已經發展成親密的友誼，我靠在它的肩膀上哭泣，並且我已經決定岩石學課程肯定會在我的未來。是的。它就是那麼複雜。接下來是一個超級簡化的版本。
藍寶石形成的基本要求似乎是富含鋁但貧矽的岩漿和圍巖。您會在一些火山岩區以及變質岩（如片麻岩、雲母片巖，有時是大理石）中發現藍寶石。想象一下岩漿，那種熱熔化的東西。我們從超基性和基性熔體開始，這基本上是岩漿的一種花哨說法，它們幾乎不含二氧化矽，但含有大量的鎂和鐵。這種熱岩石由於很熱而上升。當它從地球地幔內部或附近上升時，它會遇到圍巖——當地的岩石，它們已經很冷了，可能在那裡存在了一段時間。其中一些圍巖二氧化矽含量低，但鋁含量很高。當它們被熱物質侵入時，它們自身會融化一點並混合在一起。
現在，當岩漿在地下時，不同的礦物開始結晶出來。這是一個稱為分異的過程。這是一個令人著迷的過程，我們將在未來某天深入探討。目前，只需知道有些礦物比其他礦物先結晶出來就足夠了。其中一些礦物很可能就是我們自己的剛玉，帶有微量元素。創造藍寶石的整個過程，從這些論文中“最有可能”和“可能”的大量出現來看，仍然相當模糊不清。但我們確實知道，我們在玄武岩熔岩區或其侵蝕遺蹟、基性岩脈、花崗偉晶岩與貧矽圍巖相互作用的地方、接觸變質作用形成的岩石（基本上是岩漿將圍巖烘烤成略有不同的東西）以及其他變質岩中發現了藍寶石。 因此我們知道，需要高鋁含量、低二氧化矽、大量熱量、混合和冷卻才能“烹製”出藍寶石。差不多就是這樣。然後它們可能會被噴發帶到地表，或者靜靜地留在原地，以後被侵蝕出來。
藍寶石很難從原生岩石中提取出來，但它們在物理和化學上都足夠堅硬，可以抵抗侵蝕，因此可以從沉積物中經濟地開採出來，特別是河流沉積物。當它們生長的熔岩風化成土壤時，它們會被留下，在那裡可以回收它們。然後，寶石級的藍寶石被切割、拋光，最終成為珠寶，這些珠寶很可能與它們的主人一起從一艘著名的沉船中被救出。真可愛！
圖片來源
“海洋之戀”照片經遊牧保護協會的約翰·懷特的友好許可複製。
所有其他圖片均來自維基共享資源。
參考文獻
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Charles Pellegrino: Ellen Mary Walker。《查爾斯·佩萊格里諾網站》。檢索日期：2012 年 4 月 14 日。
遊牧保護協會：鼓舞人心的珠寶展出……。檢索日期：2012 年 4 月 14 日。
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