沈梦溪

前段时间，英国网站LADbible报道了一个很有趣的小新闻，说是美国的一个地质学家迈克·鲍尔斯发现了一块好看的岩石，它被切开以后，发现其切面形态与美国儿童节目《芝麻街》中的饼干怪兽极为相似。这个“石头”饼干怪兽其实是一种比较特殊的玛瑙，因此它的形成过程与常见的玛瑙、玉髓一样，简单来讲，它们都是由于富含硅元素的地下热水沉淀下来所形成的。

形似饼干怪兽的岩石切片，其实是一种玛瑙

高温热液

玛瑙绝大多数形成于火山活动比较活跃的地方。在这里，地下岩浆可能还没有完全冷却凝固，或者是地下岩浆距地表的距离比较浅，这些岩浆会不断加热其上方的岩石，这样就会导致这里地下岩层中的温度比其他地方要稍高一些。一方面从岩浆中可能会不断析出一些高温的水溶液，另一方面地下高温的岩石也会不断加热地下水，这两个因素的作用让这里富含高温地下热水。如果这些热水能够喷出地表，就容易形成温泉。

此外，直接来自地下岩浆析出的高温水溶液是一种富含矿物质的水溶液;而被加热的地下水则很容易溶解岩石中的矿物质。这使得这些地下热水其实是富含矿物质的热水——地质学中称之为高温热液。

温泉的形成过程

在岩浆中，含量最多的矿物质元素其实是硅。目前地球上噴发的火山中，其岩浆中都含有丰富的二氧化硅，根据岩浆具体成分不同，二氧化硅的含量在45%～65%，甚至更高。在有了硅质热液之后，就只需要两个元素就能形成玛瑙了：岩石空洞和时间。

岩石空洞和时间

在火山活跃的地方，经常会有火山喷发，这些火山间歇性喷发，形成厚厚的玄武岩岩层覆盖在地表。其中一部分直接形成于地表的玄武岩，有一个很重要的特性：有大量空洞。

岩浆在从火山口喷出以后，由于压力骤减，所以原本岩浆中的许多气体都会往外跑，这些往外跑的气体就在岩浆内部形成了一个个气泡，这有点像岩浆版的汽水。

但是岩浆在遇到空气后，会以很快的速度冷却下来，所以有些气泡还没来得及跑掉就被冷却的岩浆固定在了岩石中，这就造成了我们看到的玄武岩到处都是空洞，而且特别轻的特点。

当玄武岩形成后，富含硅质的地下热液很快填满玄武岩的空洞，这时候，玛瑙的形成就开始了。由于玄武岩空洞多为圆形或椭圆形，因此许多玛瑙也都是圆形或椭圆形。

玛瑙的五彩颜色都来自各种呈色元素

玄武岩空洞中的硅质热液形成玛瑙是一个非常长的过程，可能需要几十上百万年的时间。在这个过程中，因为温度高的原因，所以硅质热液最初是硅元素过饱和的，很快这些过饱和的硅元素就会集中在洞壁上，开始缓慢结晶，成为极为细小的石英纤维。

而此时，热液中的其他化学元素（比如铁、锌、锰、钴、镍等多种微量元素）会与石英纤维一起生长，在它们生长的过程中，它们会均匀填充到石英纤维的缝隙间，形成环带状的结构。

同时，来自空洞之外的地下水也不断缓慢补充到空洞中，但是此时时间可能已经过去了很久（数万年、数十万年或者是上百万年），所以地下水中的成分也发生了变化，这些成分中如果有某些能够呈色的元素的话，那么新补充进来的含矿热液将会使得玛瑙的条带变得色彩缤纷起来。

（本文经授权转载自“把科学带回家”公众号，有删节）