山东昌乐蓝宝石矿区位于鲁西北背斜泰沂隆断之昌乐凹陷中，东侧紧邻沂沭断裂带的鄌郚-葛沟断裂。矿区广泛分布新第三纪火山岩，其中：中新世牛山组主要为蚀变玄武岩、杏仁状玄武岩、橄榄玄武岩，夹少量的玻基辉榄岩，地貌上形成平坦的熔岩台地；上新世尧山组孤立分布于丘体的顶部，是火山锥的主体部分，岩性为黑色后层橄榄玄武岩，柱状节理发育，夹少量玻基辉榄岩和高铝玄武岩。蓝宝石原生矿贮存于火山喷发的中心部位，其寄主岩为玻基辉榄岩，SIO2不饱和，小于45%，为钠质系列，属超基性岩类。寄主岩多含深源捕掳体和捕掳晶等。碱性橄榄玄武岩中虽然也含有蓝宝石，但含量极少。区内各种成因类型的第四纪皆含蓝宝石，但以冲击层底部的砂砾层和位于基岩面上的洪坡积粗碎屑对基层为主。
蓝宝石形成于地壳下100KM左右的上地幔，是来自深度达到蓝宝石结晶环境饿幔源玄武岩质岩浆携带着蓝宝石，沿深切上地幔的临沭断裂带迅速上升，至地表喷发形成橄榄玄武岩型蓝宝石原生矿，原生矿在方山一带。由于长期风化剥蚀，山坡形成坡积裙，玄武岩仅在距山顶几十米内露头较好，山坡中下部多被残积物、坡积物及第四系覆盖。蓝宝石矿分原生矿和砂矿两大类型，原生矿位于距山顶30M附近的玄武岩中，而砂矿则多分布于方山附近的宏积物、冲击物中，区域主要分布在昌乐县的五图、乔宫、南郝、崔家、北岩一带，以现代河床为主，也分布在古河床、山丘及农田中，砂矿呈层状分布，埋藏浅，最大埋藏深10M，易于开采。
昌乐蓝宝石矿石我国蓝宝石四大产地之一。蓝宝石以砂矿为主，多富集在2M~4M的浮土层及古河床。原生矿产在第三纪碱性玄武岩中，以含蓝宝石为主，偶见红宝石及金黄色蓝宝石。昌乐蓝宝石晶体颗粒大、结晶完整、大多透明，出成率高，颜色丰富多彩，以蓝色为主，黄绿色次之，其它颜色如：玫瑰红、金黄、淡黄及棕褐色等，宝石的原料表面多被一层灰黑色或黑色不透明薄壳包裹，包裹层多为非晶态，是蓝宝石受熔岩熔蚀并快速冷却所致。
虽然蓝宝石属于国内档次较高的宝石品种，但由于山东蓝宝石的颜色通常很深，透明度低，在外观上甚至呈黑色，磨制出来的戒面反火较差，甚至不反火，从而大大影响了其观赏及经济价值。因此，人们一直想方设法减轻其颜色。这方面的研究很多，但由于其颜色是由内部含有大量的铁元素所致，改色效果一直很不理想，有的颜色改色后变浅了，但灰色调增加了，有的则透明度大大降低了。因而，到目前为止，蓝宝石的改色处理方案一直不很理想，以至于使其工艺价值大打折扣。
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