新疆哈密地區硅化木寶石礦物學特征初探

■姚瑤

（新疆礦產實驗研究所 新疆烏魯木齊 830002）

新疆哈密地區硅化木寶石礦物學特征初探

■姚瑤

（新疆礦產實驗研究所 新疆烏魯木齊 830002）

硅化木是埋藏于地下億萬年的樹木被SiO2交代，并保留了其木質結構外觀的木化石。它與煤精、琥珀一樣，屬于石化型的寶石。硅化木主要賦存于中生代陸相地層中，以松柏類為主；新生代地層中的硅化木則以被子植物為主。主要產地有歐洲、美國、古巴、緬甸等。中國的主要產地是新疆、河北、云南、山東、甘肅、福建、遼寧等地。其中，新疆硅化木"玉化"完全，結構細膩，表面樹紋清晰可見，且更堅硬、結構更致密，因而其外觀更加美觀、更具有實用價值，常作為觀賞石及珠寶首飾。另外，硅化木在建筑裝修方面也可作為一種高檔的材料使用，具有很高的裝飾價值。

硅化木礦物特征寶石學

硅化木根據其物質成分及SiO2存在的狀態可分為普通硅化木、玉髓硅化木、蛋白石硅化木、鈣質硅化木等。其中，普通硅化木以隱晶質石英為主，顏色與樹木原來的顏色有關，而且木質的內部結構清晰可見；玉髓硅化木以玉髓為主，質地堅硬，外觀上像瑪瑙，顏色有灰、黑、褐、綠、紅等，木質結構仍較明顯；蛋白石硅化木以蛋白石為主，質地致密，顏色較淺，有灰、灰白、淺土黃色等，木質結構也較明顯；鈣質硅化木的礦物成分仍以隱晶質為主，但伴有少量鈣質，如方解石、白云石等。

1 樣品描述

選用新疆哈密地區硅化木樣品作為研究對象（圖1），顏色為棕色，表面可見清晰的樹木形態，手感光滑，表面未經任何拋光處理，具油脂-蠟狀光澤。

樣品外貌極似樹木的枝干，顏色也與樹木無異，但光澤明顯更強，具有典型的油脂-蠟狀光澤，整體看上去光滑細密（圖1）。仔細觀察可見其顏色隨條紋變化而深淺不一，放大后可見其具有一定的透明度。側面可見一長條形孔洞，推測其為原始樹木的蟲孔，放大觀察可見孔洞內充填有白色顆粒。

圖1 新疆硅化木樣品

2 新疆硅化木的常規寶石學特征測試

寶石顯微鏡下觀察，可見該硅化木具隱晶質-微晶結構，局部可見木紋狀構造。透明-半透明，局部有褐色不透明物質充填于裂隙中。樣品顏色整體為棕色，局部可見棕色、黃色、黑色及白色的變化。油脂-蠟狀光澤（未拋光）。非均質集合體。折射率為為1.54或1.53（點測法）。表面無熒光，但在長波下可見新鮮橫斷面具黃綠色熒光（中-弱），縱斷面偶見暗紅色熒光（弱）；短波下無熒光。吸收光譜不特征。硬度略小于7。

對該進行靜水力學法測量其比重，取其平均值2.59。已知標準石英比重為2.65，本樣品其比重比標準石英略小，推測其與硅化木中所含有機物及水的含量有關，同時也表明其硅化程度較完全。

3 新疆硅化木樣品的偏光顯微鏡下特征

利用偏光顯微鏡，對該樣品的內部結構及礦物組成形態做了研究。縱向切片鏡下（圖2左）可見巖石具交代殘余結構，幾乎均由石英組成，石英為他形柱-粒狀顆粒，呈定向排列，其長軸方向與樹木的生長方向一致，局部可見顆粒形態和大小變化。橫向切片鏡下（圖2右）觀察可見石英顆粒呈不規則粒狀，整體排列分層具微弧度，呈環形年輪狀。其中局部可見邊界清晰的“格子”狀構造，推測與原始樹木的細胞結構有關，同樣為交代殘余結構。

圖2 新疆硅化木偏光顯微鏡下圖像

4 新疆硅化木樣品的化學成分分析

為了獲得新疆硅化木的化學成分，特取5g樣品研磨成細度為200目的粉末，進行化學全分析，根據GB/T14506.28-93硅酸鹽巖石化學分析方法、X射線熒光光譜法測定主、次元素量分析可知：新疆硅化木的主要成分為SiO2，其含量可達98.11%；其次含Fe、Ca、Mg、Al、P等10多種微量元素；此外燒失量為0.49%，含量僅次于SiO2，推測其為有機質及水。

5 新疆硅化木樣品的礦物成分分析

5.1 新疆硅化木樣品的紅外光譜分析

寶石在紅外光的照射下，引起晶格（分子）、絡陰離子團和配位基的振動能級發生躍遷，并吸收相應的紅外光而產生的光譜稱為紅外光譜。近年來，紅外光譜法在寶石鑒定與研究領域得到了廣泛的應用，為了解寶石的礦物成分提供了一個較有效便捷的手段。實驗采用德國布魯克公司生產的BRUKER VECTOR33傅立葉變換紅外光譜儀，樣品掃描次數為32，分辨率為8。本次實驗采用粉末透射法，測試結果如圖4所示，分析范圍在4000～400cm-1，實驗結果如圖3所示。

（1）1250～400cm-1為O-Si-O的振動范圍可分為三個區，具體分析如下：①1250～1050cm-1最強吸收區，屬O-Si-O非對稱伸縮振動，包含一個強吸收峰1087 cm-1和一個略弱吸收峰1167 cm-1，此吸收區寬且深。②800～600 cm-1區域內，有2～3個中等強度的窄帶，屬O-Si-O對稱伸縮振動。在800cm-1處有一個中等強度的吸收帶，且被分裂成一對（798cm-1和780cm-1）雙銳峰。③600～400cm-1區域，屬O-Si-O彎曲振動。由若干個帶組成，464cm-1處一帶為吸收譜的第二個強吸收帶。

（2）3500～1250cm-1吸收區。①存在一個位于水的伸縮振動頻率范圍(3650～3000cm-1)的吸收峰，即3457cm-1吸收峰；另外，在水的變曲振動頻率范圍(1680～1590cm-1)內存在1635cm-1吸收峰，表明此硅化木中含有一定量的水分，且以吸附水的形式存在。②2924cm-1處左右幾個吸收峰的存在，表明存在有機化合物；2349cm-1、2284c

m-1氨基酸引起的吸收峰；1384cm-1處的吸收峰為某些微量元素所引起。

比較石英族礦物的紅外吸收頻率可知：新疆硅化木樣品與石英的紅外吸收光譜最接近，因此本次研究的新疆硅化木樣品主要礦物組成為石英，而非玉髓或蛋白石。

5.2 新疆硅化木樣品的X射線粉晶衍射分析

礦物晶體的X射線分析主要用于區別樣品的結晶程度、物相種類、某物相的百分含量等。

圖4 新疆硅化木樣品的X射線衍射圖譜

圖3 硅化木樣品XJ-01-8的紅外透射光譜圖

此次實驗為獲得新疆硅化木樣品的物相組成，采取粉末法，利用日本理學Rigaku公司生產的型號為D/Max-RC的粉晶衍射儀進行測試。實驗條件為Cu靶、30Kv-110mA，連續掃描速度為8度/分，狹縫DS=SS=1，RS=0.15mm。根據實驗數據可知：新疆硅化木樣品的X射線粉晶衍射數據（圖4）與標準石英數據相比較，主要特征數據基本吻合，說明新疆硅化木樣品的礦物成分主要為石英。

6 結論

此次選用新疆硅化木樣品作為研究對象，其大小為長15cm、寬6.5cm，顏色為棕色，表面可見清晰的樹木形態，手感光滑，表面未經任何拋光處理，具油脂-蠟狀光澤。為獲得其各項寶石礦物學特征，本人對樣品進行了常規寶石學測試、偏光顯微鏡下觀察、掃描電子顯微鏡下觀察、化學全分析、紅外光譜測試以及X射線粉晶衍射實驗。通過以上各項實驗，獲得以下結論：

（1）新疆硅化木樣品外觀酷似樹木枝干，顏色為棕色，表面光滑油脂光澤，可見清晰的樹木紋理及孔洞等樹木原生結構，R.I=1.53（點測），S.G= 2.59，硬度大于7，表面無熒光。

（2）在偏光顯微鏡下對樣品進行觀察，可見新疆硅化木具典型的交代殘余結構，呈年輪狀及木質纖維狀，組成礦物顆粒主要為石英，且呈長粒狀充填于原始樹木的枝干中。

（3）通過化學全分析，檢測出新疆硅化木的主要成分為SiO2，其含量可達98.11%；其次含Fe、Ca、Mg、Al、P等10多種微量元素；此外燒失量為0.49%，含量僅次于SiO2，推測其為有機質及水。

（4）利用紅外光譜及X射線粉晶衍射分析，得到新疆硅化木樣品的礦物成分為石英。

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F416.1[文獻碼]B

1000-405X（2015）-11-36-2

姚瑤（1988～），女，碩士研究生，初級工程師，研究方向為巖石、礦物。