風棱石的顏色成因分析研究

摘要：風棱石是大自然用風沙精雕細琢而成的觀賞石上品，它造型精美奇特，光潔潤澤，石質堅硬如玉，擊之樂聲貫耳，耐久易存，五彩紛呈，是石中的佼佼者。我國內蒙，寧夏，甘肅等廣大沙漠地區都盛產風棱石。本文主要研究風凌石的顏色成因分析。

關鍵字：風棱石；硅質巖；致色元素；電子探針

風棱石很多人都沒聽過，他是自然界造化的產物，分布很廣，在我國內蒙、寧夏、甘肅等沙漠地區均有產出。其石質堅硬如玉，擊之樂聲貫耳，耐久易存，五彩紛呈，是石中的佼佼者。

1 風棱石簡介

風棱石是大自然用風沙精雕細琢而成的觀賞石，它是由于風對其裸露出地面的原巖物質的吹蝕和磨蝕作用形成，是大自然的杰作。風蝕的作用把地面松散的物中的石塊磨成具光滑面和明顯棱角的礫石，大小不等，小者如綠豆、黃豆、蠶豆，大者直徑可達10—20cm甚至更大，一般似鵝蛋、拳頭大小。顏色五彩繽紛，有的乳白，有的粉紅，有的淡黃，有的漆黑……質地可以是瑪瑙、玉髓、蛋白石、碧玉、石英、水晶等礦物。[1]早在白堊紀時代，有夏威夷型基性火山巖噴發，巖漿橫溢，廣為分布，單層厚度僅幾米厚多達十幾層。當玄武巖風化以后，巖石裸露。被禁錮在其氣孔中的瑪瑙，碧玉，石英，水晶晶簇之類的硅質巖石離開母體，不斷被狂風摔打，粗沙研磨，細沙拋光，最后成為大自然雕琢成的大量的天然藝術珍品。 [2]

2 風棱石礦物成分

風棱石的主要礦物成分為蛋白石、玉髓和石英。蛋白石（SiO2·nH2O）非晶質二氧化硅，相對密度為2.1，易溶于KOH，折光率為1.06-1.460，隨含水量和熱力條件而變化，易脫水重結晶而成隱晶狀玉髓，僅見于中，新生代的硅質巖中。玉髓是一種隱-微晶狀（<0.1mm）石英，是蛋白石-玉髓-適應系列的終端成員。硅巖的化學成分以SiO2為主，又是高達99%；常見的混入物有Al2O3，Fe2O3 ，CaO和MgO，在一些綠色碧玉巖中Fe2O3可達10%；富含水云母，蒙脫石，高嶺土等粘土礦物的硅巖，其Al2O3最高可達8%。

3 風棱石的顏色成因

風棱石的主要成分為SiO2，其含量可達80%-90%。為了確定所選樣本黃色、紅色、黑色的成因，并驗證筆者認為風棱石主要成分SiO2的觀點，筆者對樣本所磨制的三張薄片通過電子探針分析其所含微量元素，從而進一步分析其化學成分及顏色成因。所用儀器：電子探針儀器的型號為EPMA-1600EIectron Probe X-Ray，試驗條件為加速電壓15kv、電流7nA、束斑1um。

從表1中可以看出Si元素含量為46.33%，SiO2含量為99.11%，由此可以看出本樣品的主要成分為， SiO2含量占99%以上。從其他各種元素及其氧化物的百分含量來看，Fe元素占0.06%，其氧化物占0.07%，有可能以磁鐵礦等高價鐵礦物引起黑色；而Ca不能致色排除；Ti的含量相對較高，但是不會引起黑色。從已有的文獻資料看來，黑色部分可能還應含有Mn但是探針數據中卻沒有出現，分析其原因可能是由于黑色在標本上呈線狀分布，在切片的過程中黑色部分出現較少，以至于探針沒有打準，所以沒有出現Mn。

同樣，表2中的元素百分含量以Si為主；其它相對含量較高的是Fe與Ti，其元素和氧化物含量分別為0.16%，0.21%和0.21%，0.34%.這說明樣本中的黃色是由Fe和Ti共同作用形成的，其中Fe可能是黃鐵礦，褐鐵礦等高價鐵礦物。

在表3中除了Si外，占主要含量的是Fe，其含量多達0.75%和0.96%這充分說明紅色是由Fe引起的，結合薄片可以分析出來，這些含鐵礦物主要是赤鐵礦。

4 結論

風棱石中的黑色、黃色和紅色的顏色致色成因結論如下，黑色主要是以磁鐵礦等高價鐵礦物引起；黃色是由Fe和Ti共同作用形成的，其中Fe可能是黃鐵礦，褐鐵礦等高價鐵礦物。紅色是由Fe引起的，結合薄片可以分析出來，這些含鐵礦物主要是赤鐵礦。

參考文獻

[1]路鳳香 桑隆康編.巖石學，地質出版社：2002.4，141-142.

[2]張蓓莉.系統寶石學.北京：地質出版：2002，275-276.

[3]鄧為先.觀賞石簡史：http：//www.zgbsxs.cn.

[4]姜在興主編.沉積學， 地質出版社：1986，178-179.

[5]趙澄林.沉積巖石學，石油工業出版社：1992，159-162.

作者簡介

趙慶華（1983-），男，山東省東平縣人，學歷：本科，職稱：助教，研究方向為材料科學。