獨山玉致色礦物及顏色成因研究

羅 勇，宋聿旸

(1. 南陽師范學院 獨山玉研究重點實驗室，河南 南陽 473061； 2. 河南省實驗中學，河南 鄭州450002)

1 問題的提出

獨山玉因產于河南南陽北郊的“獨山”而得名，具有“色俏質潤”的特點，是與和田玉、岫巖玉、綠松石齊名的“中國四大名玉”之一，其開發利用歷史可以遠溯到7000年前的新石器時代[1]106-108,[2]189-192.獨山玉是迄今為止世界上發現的唯一達到玉石工藝要求的斜長石玉種.相較于翡翠、和田玉、岫巖玉等名玉，獨山玉的研究程度較低，不同顏色獨山玉的致色礦物、致色元素也更為復雜.

鄧松良等對紫色獨山玉進行了顯微鑒定、X射線粉晶衍射分析和電子探針分析.提出紫色系列獨山玉的顏色成因為：斜長石云母化的蝕變產物和過渡金屬離子的晶體場分裂而產生紫色[3]25-28.肖啟云等把獨山玉分為透水白、干白、綠白、紫、黃、天藍、紅、青、黑白花、黑等10種顏色，并進行了礦物組合和生成順序研究，并提出獨山玉中的綠色是Cr元素的貢獻[162-168].江富建把獨山玉分為白獨山玉、綠白獨山玉、青獨山玉、紫獨山玉、黃獨山玉、紅獨山玉、黑獨山玉、雜獨山玉等8種及24個亞種[5]98-101.魯力把獨山玉分為白、綠、綠白、紫、黃、黑、紅、雜色等八種顏色，并對其中6種顏色獨山玉進行了寶石學特征觀察，對10種獨山玉進行了電子探針成分分析[6]4-7.

前人在獨山玉致色機理方面進行了一些研究，但未對各色獨山玉進行系統分類和研究.本文在前人的工作基礎上，利用偏光顯微鏡、電感耦合等離子體發射光譜儀(ICP-AES)對各色獨山玉進行了測試分析，對各色獨山玉進行系統分類和致色礦物研究，旨在豐富獨山玉礦物學研究，為獨山玉質量分級及市場規范提供科學資料.

2 獨山巖體地質特征

獨山位于河南省南陽市北郊，行政區劃上屬臥龍區七里園鄉.獨山玉礦區北起小陳莊，南抵大山坡，東起達士營，西到柳樹樁.獨山相對高度約243 m，南北長2.6 km，東西寬0.6～1.2km，礦區面積約2 km2.礦區東臨白河和鄭(州)—南(陽)公路、西靠焦(作)—柳(州)鐵路和漯(河)—南(陽)鐵路，南有南陽航空港和南(陽)—許(昌)公路，交通十分方便.

獨山巖體位于華北板塊和華南板塊之間的接觸地帶—秦嶺造山帶東段南支，南(陽)—襄(樊)盆地北緣，方城—南陽隱伏斷裂西側，朱(陽關)—夏(夏館)大斷裂北側.區內構造以斷裂為主，褶皺次之.最主要的大斷裂有朱(陽關)—夏(館)斷裂，由多條互相平行斷裂形成，由于大面積第四系覆蓋，區內地層出露較零星，主要有下元古界秦嶺群，巖性為角閃巖相變質巖.本區巖漿活動強烈，從酸性巖到超基性巖均有出露，時代從元古代到燕山期.獨山巖體是輝長巖構成的孤山，它與二龍輝長巖體同位于朱夏斷裂帶北側，均受斷裂控制，兩巖體巖性特征相似，都受較強的動力變質作用.

獨山巖體的巖石組成主要為基性巖類，主要為蝕變的輝長巖，其次有輝石巖、角閃巖、斜長巖等.獨山玉主要賦存在獨山巖體中，其圍巖主要為輝長巖.

獨山玉礦體主要為規模大小不同的脈狀，其次為透鏡狀.脈狀礦體的長度不一，從厘米到十幾米都有，但主要集中在1 m以內；脈狀礦體的厚度從厘米到幾米不等，但主要集中在50 cm內.

3 各色獨山玉特征

在我們對獨山玉產出環境有了初步認識的基礎上，我們根據手標本觀察并考慮市場因素把獨山玉分為白、綠、青、藍、紅、紫、黃、黑等八個色系(圖1)，并對不同色系的獨山玉進行了顯微鑒定和元素分析，具體結果見表1和表2.

圖1 各色獨山玉手標本

4 討論

4.1 各色獨山玉的致色礦物

從研究結果來看，各色獨山玉中的主要礦物有：斜長石、黝簾石、角閃石等；次要礦物有：黑云母、白云母、透輝石等；副礦物有：鉻云母、褐鐵礦、磁鐵礦、方解石、榍石、電氣石等.根據手標本及鏡下觀察，我們可以得出各色獨山玉的致色礦物.

白色獨山玉的致色礦物主要為斜長石，其它次要礦物和副礦物未對顏色形成產生影響.

綠色獨山玉的致色礦物主要為黝簾石和鉻云母，其中尤其是副礦物鉻云母對綠色的形成貢獻較大，雖然含量很少，但由于在玉石中呈規律分布，導致可見光發生折射、衍射，所以表現出綠色.尤其是當鉻云母成團塊狀分布在白底的獨山玉中時，非常近似于翡翠.

青色獨山玉的致色礦物主要為單斜輝石和角閃石，青獨玉以單斜輝石和斜長石為主要成分，其中單斜輝石為深色礦物，同時其次要礦物角閃石也未深色，在與斜長石顆粒中分散分布時，造成可見光的衍射和漫反射，所表現出來的顏色為青色.

藍色獨山玉的致色礦物主要為白云母，藍色獨山玉雖然以斜長石為主，但由于次要礦物白云母分布的影響，導致顏色以藍色為主，同時具有藍中偏綠的視覺效應.

紅色獨山玉的致色礦物主要為榍石和角閃石，榍石單礦物常呈深色，如黃、褐、綠、黑等；而角閃石單礦物常呈深色，如黑、墨綠等；當與紅色獨山玉的主礦物斜長石、黝簾石形成礦物組合時，所表現的顏色為紅色系列.

紫色獨山玉的致色礦物主要為榍石、黑云母，紫色獨山玉以斜長石為主要礦物，與榍石、黑云母等深色礦物形成組合，則表現出紫色系列.

黃色獨山玉的致色礦物主要為黝簾石、榍石、褐鐵礦，黃色獨山玉以黝簾石、斜長石為主要礦物，其所含副礦物褐鐵礦主要為黃色、黃褐色，當其與黝簾石、榍石等深色礦物組合，導致顏色為黃色系列.

黑色獨山玉的致色礦物主要為角閃石、透輝石、黝簾石，這些礦物都是深色礦物，所以導致顏色為黑色.

黑白獨山玉的致色礦物主要為角閃石、黝簾石、斜長石，其中角閃石、黝簾石為深色礦物，是主要致黑色礦物；斜長石為淺色礦物，是主要致白色礦物.

彩色獨山玉的致色礦物因顏色豐富而復雜，可能為斜長石、鉻云母、黝簾石、角閃石、褐鐵礦、磁鐵礦、透輝石等礦物.

4.2 各色獨山玉的致色元素

各色獨山玉的主要礦物組成為斜長石和黝簾石(表3)，主要化學成分為鈣鋁硅酸鹽；同時也含有Na、K、Ca、Sr、Ba、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Pb等微量元素.

表3 各色獨山玉特征表

各色獨山玉中都呈現Na、K等元素相對虧損，Ca、Sr、Ba等元素相對富集的趨勢，Na、K、Ca是長石三個端元之一，三種元素相互之間發生置換，獨山玉是多期熱液侵入的結果，多期熱液侵入導致Ca置換Na、K的比例增高，這可能是導致獨山玉中Na、K元素虧損的原因；Ca是各色獨山玉中主要的化學組成元素，Sr、Ba易與Ca發生類質同象置換，這是導致Ca、Sr、Ba等元素相對富集的原因.而其它Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Pb這些微量元素對獨山玉豐富顏色的形成起著至關重要的作用.

5 結論

獨山玉絢麗多彩，美輪美奐，共計8大色系，100余種顏色.主要有白、綠、青、藍、紅、紫、黃、黑等基本色系.絢麗多彩的獨山玉致色礦物各不相同，其有別于和田玉、翡翠、岫巖玉等玉種，形成顏色如此豐富的原因主要在于幾百萬年以來的多期次巖漿侵入活動，巖漿的侵入使得巖漿與圍巖產生物質交換，交換成分、交換程度、交換環境等方面的差異性，形成的致色礦物不同，從而導致了各色獨山玉的形成.

各色獨山玉的微量元素含量都呈現出Ca、Sr、Ba等元素相對富集的趨勢，但其它Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Pb等微量元素含量差異明顯，不同的元素由于離子半徑、電價、電性的差異，常以類質同象的形式與各色獨山玉所含主要礦物內的元素發生置換，從而形成新礦物，這些礦物本身顏色各異，同時又呈斑晶、蝕變暈、或顆粒狀分布在各色獨山玉中，這是導致獨山玉絢麗多彩的根本原因.

[1] 江富建.南陽黃山新石器時代玉器的玉質研究[J]. 中國寶玉石, 2007 (5).

[2] 江富建.南陽黃山遺址獨山玉生產工具的斷代釋考[J]. 農業考古, 2010 (1).

[3] 鄧松良, 劉曉亮.淺談紫色獨山玉的顏色成因[J]. 新疆有色金屬, 2011, 34(S2).

[4] 肖啟云, 蔡克勤, 江富建.各色獨山玉的礦物組合研究[J]. 巖石礦物學雜志, 2011(30).

[5] 江富建.獨山玉質量評價標準[J]. 中國寶玉石, 2009 (5).

[6] 魯 力, 邊秋娟.不同顏色品種獨山玉的寶石礦物學特征[J]. 寶石和寶石學雜志, 2004, 6(2).