南京六合地區雨花石的XRD研究①

楊佩,黃文清,伏榮進,蔡薇,董平飛,陳亮

(國家金銀制品質量監督檢驗中心(南京),江蘇南京210028)

南京六合地區雨花石的XRD研究①

楊佩,黃文清,伏榮進,蔡薇,董平飛,陳亮

(國家金銀制品質量監督檢驗中心(南京),江蘇南京210028)

通過X射線衍射(XRD)對南京六合地區的6種不同種類的雨花石進行分析研究。結果表明雨花石主要組成礦物是石英,不同種類的雨花石在67°～69°的XRD譜線存在一定差異,據此計算的水晶類雨花石的結晶度指數明顯高于其他種類雨花石,指示其具有不同成因。

雨花石;X射線衍射;南京六合地區

1 概述

雨花石是一個狹義的概念,指產于南京及其周邊地區雨花臺組地層并具有一定觀賞價值的礫石、卵石(唐瑞來,2003)。雨花臺組為一套辮狀河流沉積,其形成時代被厘定為新近紀早中新世晚期-中中新世早期。雨花臺組巖性為灰白色中礫-細卵石巖、黃褐色-灰黃色細-粗粒含礫巖屑石英砂巖;灰黃、暗紅色細砂巖、粉砂巖、粉砂粘土巖;土黃、磚紅或雜色鈣質粉砂泥巖(岳文浙等,2009)。雨花石主要產自六合靈巖山、方山、橫山、長山及儀征月塘,而南京雨花臺、菊花臺及江寧方山產量較少。

南京雨花石以其溫潤的質地和多彩的圖案深受收藏界的寵愛,精品雨花石因其產量極少,價格不菲。

雨花石依據巖石礦物學特征可分為玉髓(瑪瑙)類、蛋白石類、碧玉類、燧石類、石英巖類、化石類、水晶類等11個種類(唐瑞來,2003)。

2013年,由南京市產品質量監督檢驗院及南京雨花博物館起草的江蘇省地方標準《雨花石鑒評規范》的出臺,給觀賞石行業注入了新鮮的血液。該標準首次將玉石鑒定和鑒賞相結合,從雨花石分類、命名與標志、鑒定特征、鑒定方法、質量評價與分級等方面對雨花石產品做了詳細、明確的規定。雨花石鑒定地方標準的實施,將對提升雨花石藝術價值,規范雨花石市場起推動及保護作用,有助于南京雨花石產業的發展。

關于雨花石的來源至今尚無定論,李鐵民和朱桂榮(2001)經過對南京雨花臺組礫石層的礫石形態組合分析和賦石層位調查后發現,雨花石的來源應屬于近源補給,而非遠源補給,其物源之一是寧蕪火山巖區的含原生瑪瑙的玄武安山巖脈。

2 樣品描述

本次研究選取了南京六合地區具有代表性的蛋白石類雨花石、水晶類雨花石、瑪瑙類雨花石、石英巖類雨花石、化石類雨花石、碧玉類雨花石(表1、圖1),其中A-F依次代表蛋白石類雨花石、水晶類雨花石、瑪瑙類雨花石、石英巖類雨花石、化石類雨花石、碧玉類雨花石(下同)。

圖1 南京六合地區雨花石樣品圖Fig.1 Photos of rain flower pebble samples of Liuhe district,Nanjing

表1 南京六合地區雨花石種類及物理性質Table 1 Variety and physical property of rain flower pebble of Liuhe district,,Nanjing

3 XRD研究

XRD研究在南京地質礦產研究所測試中心完成,所用儀器型號為理學D/max 2500,測試條件如下:Cu-Kα輻射;射線強度:40k V/200Ma;掃描類型:連續掃描;掃描模式:2Theta/Theta;采樣步寬: 0.02°/步;狹縫寬度,DS:1deg.、SS:1deg.、RS:0. 3mm;物相分析:角度范圍:5°～80°、掃描速度:10°/ min;結晶程度分析:角度范圍:67°～69°、掃描速度: 0.25°/min。

圖2 六合雨花石的XRD譜線Fig.2 XRD spectral line of rain flower pebble of Liuhe district,Nanjing

圖3 六合雨花石在67°～69°的XRD譜線Fig.3 XRD spectral line of rain flower pebble of Liuhe district,Nanjing under the temperature of between 67°～69°

本次研究選取不同類型雨花石的XRD衍射峰表明,它們的主要礦物組成是石英。67°～69°的衍射峰可用于計算石英的結晶度,其計算公式為CI=10 *F*a/b(Murata and Norman,1976)。并利用Jade軟件計算石英的晶胞參數,計算結果見表2。

4 討論與結論

所有測試樣品的XRD峰形、峰位均與標準PDF卡中石英一致,表明雨花石的主要礦物成分是石英。不同類型雨花石在相同衍射角度的d值存在微小的差異(圖2),系由類質同象引起的(廖立兵等,2007)。圖3表明,結晶度指數高的石英其在67°～69°的衍射峰尖銳,隨著結晶度指數的降低,衍射峰變得彌散。

研究表明,不同產狀、不同成因的石英結晶度指數不同(Murata and Norman,1976),并可據此將其分為5類:第一類主要是燧石和均密石英巖,其中以近地表溫度下形成的燧石、生物沉積成因的燧石結晶度指數值最小,并隨著后期遭受變質作用而增大結晶度指數;第二類是硅化木,其結晶度指數教低(<5.0);第三類是環帶狀瑪瑙結核,其內核的顆粒石英CI值比較穩定(9.0～9.3),外核的瑪瑙邊緣CI值從小于1.0～4.7;第四類是花崗巖和偉晶巖中的石英,其結晶度指數落在8.4～9.1之間;第五類是雜石英,包括結晶度很差和很好兩組,一組結晶度指數接近10,另一組結晶度指數小的(<1.0)系在地表環境下快速冷凝而成。

除水晶質雨花石外的其他類型雨花石結晶度指數均很低,主要在1～3之間,表明它們形成于近地表溫度下的快速冷卻,而水晶質雨花石的結晶度指數明顯高于其他種類的雨花石的結晶度指數,指示水晶質雨花石與其他種類雨花石的成因不同。如果說蛋白石類等結晶度指數小的雨花石來源于寧蕪火山巖區的含原生瑪瑙的玄武安山巖脈,則水晶類雨花石可能具有不同的來源。進一步的研究工作將從穩定同位素、稀土元素特征開展。

[1] 唐瑞來.南京雨花石[J].資源調查與環境,2003,24(4):306-310.

[2] 岳文浙,楊祝良,陶奎元,等.南京地區雨花臺組層位與時代的厘定及沉積相研究[J].上海地質,2009,1:8-15.

[3] 周駿貴,周亮,胡啟龍,等.DB32/T 2532-2013.雨花石鑒評規范[S].江蘇省質量技術監督局,2013.

[4] 李鐵民、朱桂榮.對雨花石來源的再認識[J].江蘇地質,2001, 25(1):60-60.

[5] 廖立兵,李國武,蔡元峰,等.粉晶X射線衍射在礦物巖石學研究中的應用[J].物理,2007,36(6):460-464.

[6] Murata and Norman.An index of crystallinity for quartz[J]. American Journal of Science,1976,276: 1120-1130.

XRD Study of Rain Flower Pebble of Liuhe District in Nanjing

YANG Pei,HUANG Wen-qing,FU Rong-jin,CAI Wei,DONG Ping-fei,CHEN Lang
(National Center of Supervison and Inspection on Quality of Gold and Silver Product(Nanjing),Nanjing 210028,China)

Six different varieties of rain flower pebbles from Liuhe district in Nanjing have been analized and studied through X-ray diffraction(XRD).The result shows that the main mineral composition of them is quartz.For different variety of the pebble,there is a certain difference for its XRD spectral line under the temperature of between 67°～69°. The crystallinity index of the crystal rain flower pebble is obviously higher than that of other variety,which may indicate different origin.

rain flower pebble;X-ray diffraction;Liuhe district,Nanjing

TS933

A

1673-1433(2014)05-0045-05

2014-11-25

楊佩(1966-),男,漢族,學士學位、高級工程師、國家注冊珠寶玉石質檢師,主要從事貴金屬與珠寶玉石檢驗與研究工作。E-mail: yangp@njzj.gov.cn