且末、若羌兩地軟玉稀土元素及微觀結構特征①

曹妙聰,朱勤文

(1.長春工程學院,吉林 長春130011；2中國地質大學,湖北 武漢430074)

目前軟玉的產地很多,但是不同地區所產軟玉的質量和價格卻存在較大的差異。因此,研究各個產地的軟玉特征成為當前珠寶界研究的重點。且末、若羌作為新疆軟玉的主要礦區,一直以盛產高品質山料占據著重要地位。

對軟玉產地的判斷,首先要獲取不同產地玉料的診斷性、可區別于其它同類玉石的特征,如特征顏色、透明度、結構特點等宏觀寶石學特征,同時還要考慮微量元素、稀土元素、微觀結構等微觀產地信息[1]。本文通過稀土元素分析和微觀結構組成來探討且末、若羌兩礦區所產軟玉的產地特征。

1 樣品及測試方法

1.1 樣品選擇及其處理

本文所用樣品均采自3500～4500m的高山礦區,若羌軟玉多為青—青綠色,且末軟玉多為白—青白玉,挑選其中有代表性的樣品來測試。樣品寶石學外觀特征描述如下：

樣品QM1,為且末白玉。其顏色白,結構細膩；呈現蠟狀-油脂光澤；不透明狀。

樣品QM2,為且末青白玉。其中一半為青白色,另一半為黑色；結構細膩,油脂光澤強；黑色部分可見黑色點狀雜質；半透明狀。

樣品RQ1,為若羌青白玉。顏色為青白色,中間可見黑色斑點雜質；結構細膩致密,弱油脂光澤；半透明狀。

樣品RQ2,為若羌碧玉。顏色呈青色,分布均勻；表面較粗糙,可見明顯顆粒狀；不透明。

圖1 且末礦區的白玉和青白玉樣品Fig.1 White nephrite&bluish white nephrite from Qiemo mining area

圖2 若羌礦區的青白玉和碧玉樣品Fig.2 Bluish white nephrite&green nephrite from Ruoqiang mining area

1.2 實驗方法與條件

測試稀土元素采用激光剝蝕-電感耦合等離子體質譜儀(ICP-MS),儀器型號為安捷倫公司的Agilent7500a,激光系統基本指標為：波長193nm；激光能量＞200Mj(10HZ,30k V)；脈沖頻率為1～20HZ；能量穩定性2%；激光光斑4～200um。玉料表面進行拋光清洗處理,也去掉前5秒的信號,保證數據的可靠性。

微結構測試采用Quanta200環境掃描電鏡,測試工作由中國地質大學(武漢)國家重點實驗室環境掃描電鏡室完成。工作電壓為20k V,電流66m A,工作距離為11.3mm左右,采用二次電子。本次樣品有新鮮斷口,故使用束斑較小的(2.5個束斑)、分辨率較高的二次電子,來分析樣品表面微形貌。

2 測試結果與討論

2.1 且末、若羌軟玉的稀土元素含量及稀土配分型式分析

研究表明,產于不同地區的玉料,因成礦地區地球化學環境的不同,會導致稀土元素的種類和含量不同[2-3],因此可以用稀土元素進行出土玉器玉料的產地來源研究。

稀土元素具有十分相似的化學性質和物理性質。但是,隨著原子序數的增大,稀土元素的離子半徑呈現逐漸減小的趨勢(鑭系收縮現象),致使它們的化學行為存在某些差異。稀土元素的這些細微差異是導致其輕重元素發生分餾的內在原因。根據分餾特征討論礦物巖石的成因,可以示蹤其物質來源[4],并運用稀土元素分析法：比較稀土元素配分型(REE)和稀土元素特征值(Eu)。

表1 ICP-MS測試的樣品稀土元素含量(×10-6)Table 1 The rare earth elements content of samples tested by ICP-MS(×10-6)

根據樣品的稀土元素值進行球粒隕石標準化[5],再將稀土元素含量的球粒隕石標準數值的對數作為縱坐標,原子序數為橫坐標,得到各樣品的球粒隕石標準化REE配分型式圖解。

(1)且末玉料的稀土配分型式(圖3)

圖3 且末軟玉稀土元素配分型式Fig.3 The distribution patterns of rare earth elements of nephrite in Qiemo

且末玉料測試了兩個樣品,測試點選擇在具有代表性的、相對均勻,干凈的地方。從兩者的配分型式來看(如圖3),QM1整體比較平坦,出現Eu和Ce的負異常,以及Tm的虧損,這些特征都與樣品QM2測試結果基本一致,但是QM1出現Ho虧損。QM2樣品的配分型式出現右傾型式,屬輕稀土富集型,同時出現明顯的Eu負異常。QM1的δEu為0.56,QM2的δEu為0.13。

(2)若羌玉料的稀土配分型式(圖4)

圖4 若羌軟玉稀土元素配分型式Fig.4 The distribution patterns of rare earth elements of nephrite in Ruoqiang

若羌玉料也測試了兩個樣品,測試點選擇比較均勻、具有代表性的地方。兩者的配分型式比較相近：都為緩右傾型,屬于輕稀土富集型；出現Tm嚴重虧損；同時RQ2出現明顯Eu的負異常,RQ1從配分型式上看Eu也應該是負異常。RQ1的δEu為0.84,RQ2的δEu為0.27。

(3)稀土元素測試結果討論

從稀土元素含量來看,所測樣品均出現Eu的負異常。從配分型式上來看,QM1整體為平坦型,而其它玉料整體呈現緩右傾趨勢。由此分析,且末、若羌兩礦區軟玉差異不大。但所測樣品均出現Tm的嚴重虧損,這與前人的研究不同。

2.2 且末、若羌兩地軟玉微觀結構對比

對透閃石質軟玉的結構研究主要考慮透閃石的粒度、晶體形態、粒度相對大小、礦物之間的相互關系和排列組合方式等方面[6]。本次研究的軟玉顯微結構的劃分均是基于掃描電鏡觀察結果。按晶體形態劃分主要分為纖維變晶結構、顯微微晶—隱晶質變晶結構、柱狀變晶結構等。按透閃石集合體的形態和相互間的組合關系,主要分為平行纖維、纖維交織結構等。按粒度相對大小則主要分為近等粒、不等粒變晶結構。

(1)且末軟玉微結構

圖5 且末白玉的針狀纖維變晶結構(1000×)Fig.5 Needle-like fiber blastic texture of Qiemo nephrite(1000×)

圖6 且末青白玉黑色部分的不等粒變晶結構(1000×)Fig.6 Heteroblastic structure in the black part of Qiemo bluish white nephrite(1000×)

本次測試測試了且末白玉和且末青白玉的黑色部分,發現且末白玉呈現長柱狀變晶結構,青白玉的黑色部分為不等粒變晶結構。具體分析如下：

觀察且末白玉(樣品QM1)為顯微針狀纖維變晶結構。顯微針狀纖維變晶結構是由不同排列方向的針狀透閃石以不同角度相互交織而成的,針狀晶體排列緊密,極少有孔隙或雜質(圖5)。樣品QM1由針狀透閃石晶體組成,晶形完好,長為5～15μm,寬為0.5～2μm,呈交錯狀排列,極少有定向性。且末青白玉(樣品QM2)的黑色部分為不等粒變晶結構。不等粒變晶結構與纖維變晶結構組合出現。不等粒變晶結構是指由不規則微晶、不規則顆粒以及少量纖維狀透閃石晶體組成(圖6)。其中粒度在亞微米(＜300nm)的不規則微晶約占65%以上,粒度在1～3μm左右的形狀不規則顆粒約占30%左右,長為1～2um,寬200nm的長纖維的含量小于5%。顆粒之間孔隙較大,排列不緊密,這可能與其含有雜質有關。

(2)若羌軟玉微結構

若羌青白玉(RQ1)呈現交代環邊結構。晚期的纖維狀透閃石圍繞早期透閃石的邊緣局部交代,形成類似環狀,故稱交代環邊結構(圖7)。該結構的基底由隱晶質透閃石構成,環邊分布在樣品的表層,此為交代成因的反映。

圖7 若羌青白玉的交代環邊結構(2000×)Fig.7 Metasomatism ring edge structure of Ruoqiang bluish whit nephrite

若羌青玉(RQ2)的結構為毛發狀纖維-隱晶質結構(如圖8)。這種結構由弱定向排列的毛發狀纖維透閃石晶體分布于隱晶質基體中所形成,毛發狀纖維狀晶體和隱晶質部分界限清楚區分,纖維或成束狀或成放射狀分布其間,其中隱晶質塊大小不一,雜亂無章(如圖9)所示。

圖8 若羌碧玉的纖維-隱晶質結構(4000×)Fig.8 Fiber-cryptocrystalline texture of green nephrite

圖9 若羌碧玉的雜亂隱晶質結構(2000×)Fig.9 Messy cryptocrystalline texture of green nephrite

3 結論

通過測試且末、若羌兩礦區軟玉的稀土元素及微結構,獲得如下結論：

(1)兩礦區稀土元素富集特征基本相同,所有樣品均屬輕稀土富集型,配分型式比較相近,都為緩右傾型。只是若羌碧玉出現明顯Eu的負異常,不同于其他樣品。

(2)此次研究且末、若羌兩地軟玉的微觀結構,發現兩礦區樣品的微結構有明顯的不同：且末白玉呈現針狀纖維狀變晶結構,黑色雜質部分呈不等粒變晶結構；若羌碧玉呈現毛發狀纖維-隱晶質變晶結構,若羌青白玉呈現交代環狀結構。若羌青白玉的交代環狀結構在前人的研究結論中不曾出現過。

參考文獻：

[1] 楊萍,邱志力,陳炳輝.現代微區測試技術在確定寶玉石產地來源中的應用及其研究進展[J].寶石與寶石學雜質,2009,11(1)：1-9.

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[3] Abduriyim A、kitawaki H.Determination of the origin of blue sapphire using Laser Ablation-Inductively Coupled Plasma-Mass Spectromery(LA-ICP-MS)[J].The journal of Gemmology,2006,30(1/2)：23-36.

[4] 程軍,楊學明,楊曉勇,等.良渚文化玉器的稀土元素特征及其考古學意義[J].稀土,2004,21(4)：35-39.

[5] 韓吟文,馬振東.地球化學[M].北京：地質出版社,2002.

[6] 吳瑞華,張曉輝,李雯雯.新疆和田玉和俄羅斯貝加爾湖地區軟玉的巖石特征學研究[J].巖石礦物學雜志.2002,21(增刊)：50-56.