中白色礦物研究

□TEXT　沈雁翱　 葉鵬　　蘇麗萍

1　引言

“紅綠寶”通常是業(yè)內(nèi)對紅剛玉—黝簾石共生物的稱呼，常用于制作手把件、擺件、手鐲、吊墜等，孤立存在的寶石級黝簾石則多以戒面形式出現(xiàn)[1]。王時(shí)麒、陳英麗等對紅綠寶的紅色、綠色、黑色礦物做了研究，確定了紅色礦物為剛玉，綠色礦物黝簾石，黑色礦物為鉻鐵尖晶石/鎂鈉閃石[1,2]；楊曉文等也對來自坦桑尼亞隆吉多紅剛玉礦礦物成分中的淺色礦物用能譜法分析，認(rèn)為淺色礦物是由斜長石、鉻尖晶石、鎂鋁榴石組成[3]；而凌瀟瀟、吳瑞華等則針對粉白相間的長英黝簾石質(zhì)玉進(jìn)行研究確定其為黝簾石、鈉長石、石英、及少量褐簾石、單斜輝石等之共生體[4]；戴慧、蔣小平等則對紅藍(lán)相間的玉石進(jìn)行研究，確定了其主要由紅寶石、藍(lán)晶石組成，并伴有綠泥石、伊利石[5]；鄧長劼、楊麗發(fā)現(xiàn)部分“紅綠寶”的綠色礦物除了黝簾石，還可能是鉻鐵云母[6]。近期筆者接到同時(shí)有紅、綠、黑、白的“紅綠寶”樣品，其中無明顯晶形白色礦物在鹽酸試驗(yàn)及紅外光譜測試中，與前人的結(jié)論并不吻合[3]。本文針對收集到的樣品之白色礦物部分采用常規(guī)寶石學(xué)設(shè)備和紅外光譜進(jìn)行研究，以確定其礦物成分及名稱，并基于礦物共生組合對紅綠寶的巖石成因進(jìn)行討論。

圖1　樣品

2　樣品、測試及結(jié)果

市面上的“紅綠寶”絕大多數(shù)為紅綠雙色，即剛玉—黝簾石，少部分“紅綠寶”則有含量不同、分布不均勻的白色礦物。本文選取白色部分比例明顯較大的1個(gè)樣品（圖1）小心敲取白色部分在室溫條件下進(jìn)行各項(xiàng)測試。

圖2　樣品的解理

2.1　常規(guī)寶石學(xué)測試及結(jié)果

樣品在敲取白色部分前，由于白色礦物部分具有一個(gè)面積相對較大且平滑的，用點(diǎn)測法獲得其折射率1.57。敲取出白色部分后，寶石顯微鏡下部分區(qū)域可見兩組近完全解理，夾角約80°（在顯微鏡拍照系統(tǒng)中測解理紋交角），見圖2。正交偏光下顯示集合消光，靜水法獲得相對密度約2.67。常規(guī)寶石學(xué)測試數(shù)據(jù)與長石吻合[7]。

2.2　KBr壓片法透射紅外光譜測試及結(jié)果

選擇常規(guī)測試條件：分辨率4cm-1，掃描范圍400～4000cm-1，掃描次數(shù)64。樣品白色部分KBr壓片法獲得的紅外光譜在指紋區(qū)（400cm-1～1600cm-1）波形及特征峰值與文獻(xiàn)[8]中鈣長石紅外光譜吻合，而與文獻(xiàn)[3][4][5]的結(jié)果不同，見圖3（注：因壓片的樣品厚度、表面光潔度、KBr吸水性等影響，透過率強(qiáng)度可能會有一些出入）。

圖3　樣品的紅外光譜

圖4　樣品的X射線粉晶衍射圖譜

2.3　XRD測試

在條件：Cu靶，電壓40KV，電流40mA下測試，樣品白色部分的XRD物相鑒定結(jié)果表明，白色部分的礦物是鈣長石，見圖4，與紅外光譜表征的結(jié)果吻合。

3　討論

本文主要研究對象是“紅綠寶”這種巖石中的白色礦物，綜合常規(guī)測試、紅外光譜和X射線粉晶衍射結(jié)果，確定了研究樣品中的白色部分礦物是鈣長石。

剛玉有多種成因，包括了接觸變質(zhì)、區(qū)域變質(zhì)、貧硅熔體結(jié)晶、熱液、交代等[9][10][11][12][13]；黝簾石是綠簾石族礦物的一員且顏色多種[14][15]，綠簾角閃巖相、角閃巖相以及熱液作用中也可以出現(xiàn)綠簾石，能出現(xiàn)綠簾石的地質(zhì)環(huán)境假如符合黝簾石成分條件也可以出現(xiàn)黝簾石，如貧鐵的綠片巖相中發(fā)育黝簾石。

鈣長石同樣有多種成因。鈣長石通常與鈉長石混溶，以不同牌號的斜長石形式出現(xiàn)在不同地質(zhì)體中，以比較純凈的鈣長石形式（An90%～100%）出現(xiàn)罕見，故鈣長石嚴(yán)格地說應(yīng)該是富鈣斜長石。富鈣斜長石最常出現(xiàn)在與巖漿相關(guān)的巖石中，如花崗巖類、偉晶巖，并且顯示出An牌號越大，巖石結(jié)晶溫度越高、符合鮑文反應(yīng)序列的特點(diǎn)。 此外，沉積條件下鈣長石也可以因地殼深處富Al的強(qiáng)堿性熱液流經(jīng)硅質(zhì)巖層在與碳酸鹽反應(yīng)而生長[16]。

在很多紅綠寶中，剛玉呈自形晶，綠色黝簾石呈無定形的集合體包裹著剛玉晶體，而白色的鈣長石總是以不規(guī)則脈狀、點(diǎn)狀、小面狀穿插分布于剛玉—黝簾石的空隙中且對剛玉和黝簾石都沒有發(fā)生交代作用（圖5）。礦物包裹關(guān)系中，被包裹的完整晶形者往往指示其相對主晶是原生的[13]。有學(xué)者通過譜學(xué)和主微量元素配分模式研究了一些含鈣長石（富鈣斜長石）包體的剛玉，證明了剛玉主晶與熱液相關(guān)的交代成因和變質(zhì)成因[13][17]，但文獻(xiàn)的樣品特征與本文研究的紅綠寶中的剛玉和鈣長石并不完全一致。筆者認(rèn)為：盡管從不同變質(zhì)相的典型代表礦物看，剛玉、黝簾石、鈣長石有可能同時(shí)在一種物源富鋁貧硅且高溫的條件下共生，但無定形黝簾石集合體包裹剛玉、鈣長石穿插分布與空隙的現(xiàn)象則指示了三者的結(jié)晶順序依次為：剛玉＞黝簾石＞鈣長石。綜合三種礦物的成因及其在巖石中的形態(tài)，紅綠寶這種巖石是分期次形成的：首期富鋁貧硅的物源受到高級變質(zhì)作用出現(xiàn)剛玉；隨著溫度降低，至中級變質(zhì)階段黝簾石形成，包裹了前期形成的穩(wěn)定礦物—?jiǎng)傆瘢撾A段中黝簾石也可以由熱液中結(jié)晶形成；鈣長石則最晚形成，在剛玉和黝簾石在結(jié)晶后，富Ca、Al和Si的熱液在對應(yīng)低級～中低級變質(zhì)的溫度下侵入到剛玉—黝簾石巖中，并在兩者的空隙處析出鈣長石晶體。同時(shí)，由于初始富鋁貧硅的高溫條件較苛刻，接觸帶分布及熱液運(yùn)動(dòng)范圍的限制，“紅綠寶”這種剛玉黝簾石巖的分布是狹小的，以致至今為止這種巖石幾乎都在坦桑尼亞產(chǎn)出[3][18]，這與前人對坦桑尼亞相關(guān)寶石礦床的研究成果也是吻合的[19]。

圖5　紅綠寶中剛玉、黝簾石、鈣長石的接觸關(guān)系

4　結(jié)論

1.常規(guī)寶石學(xué)測試、紅外光譜及X射線粉晶衍射結(jié)果同時(shí)證實(shí)本文所研究紅綠寶樣品中的白色礦物為鈣長石。

2.“紅綠寶”中的剛玉、黝簾石、鈣長石分別在不同期依次從剛玉、黝簾石、鈣長石結(jié)晶，并且剛玉在高級變質(zhì)作用下形成，黝簾石在中級變質(zhì)形成，鈣長石則是剛玉、黝簾石結(jié)晶后，富鈣、鋁、硅熱液滲入巖石空隙中析出。

圖來源于網(wǎng)絡(luò)

【主要參考文獻(xiàn)】

1. N.R.Barot, Edward W.Boehm.Gem-Quality Green Zoisite[J].Gems&Gemology. 1992. Spring: 4～15Laurs

2. 陳英麗,鐘輝.黝簾石質(zhì)玉的寶石學(xué)特征[J].巖礦測試.2007.26(6):465～468

3. 王時(shí)麒,尤楠,王鳳蘭.二色寶——?jiǎng)傆聍詈熓难芯縖J].珠寶科技.1999(3):41～43

4. 楊曉文,張良鉅,賈宗勇.坦桑尼亞隆吉多紅剛玉礦礦物成分特征及開發(fā)前景[J].桂林理工大學(xué)學(xué)報(bào).2012.32(2):173～178

5. 凌瀟瀟,吳瑞華等.一種長英黝簾石玉的巖石礦物學(xué)研究[J].巖石礦物學(xué)雜志.2010.29(1):95～99

6. 鄧長劼,楊麗.”紅綠寶”的多礦物組合特征[J].寶石和寶石學(xué)雜志.2012,12(3):29～33

7. GB/T 16553-2010珠寶玉石 鑒定

8.彭世文,劉高魁.礦物紅外光譜圖集[M].北京:科學(xué)出版社.1982:426

9. 鄧燕華.寶（玉）石礦床[M].北京:工業(yè)大學(xué)出版社.1991:32～44

10 .P.C.凱勒(姚參林,孟葉 譯).寶石及其成因[M].北京:冶金工業(yè)出版社.1992:72～73,85～90

11. 欒秉璈.寶石[M].北京:冶金工業(yè)出版社.1985:83～89;236～237

12. Svetlana Yuryevna Buravleva et al.Sapphire From the Sutara Placer in the Russian Far East[J].Gems&Gemology.2016,52(3):252～264

13. J.C. (Hanco) Zwaan et al.Alluvial Sapphires from Montana:Inclusions,g eochemistry,and indications of a metasomatic origin[J].Gems& Gemology.2015.51(4):370～391

14. HyeJin Jang-Green, Brendan M. Laurs, Andy H. Shen. Zoisite from Pakistan[J]. Gems&Gemology. 2012. 48(3): 230

15. Brendan M. Laurs.Pink to purple zoisite from Merelani,Tanzania[J].Gems&Gemology. 2012. 48(3): 231

16. 潘家華,G.G.Amstutz.廣西大廠錫多金屬礦區(qū)鈣長石產(chǎn)出的地質(zhì)環(huán)境及成因機(jī)制[J].地質(zhì)論評.1994.40(3):209～215

17. ElenaS. Sorokina et al.Rubies and Sapphires from Snezhnoe,Tajikistan[J].Gems&Gemology.2015.51(2):160～175

18. Vincent pardieu, Wim Vertriest.Update on Colored Gemstone Mining in Tanzania[J].Gems&Gemology.2016,52(3):318～321

19. 孟憲梁,馬寶林,高博禹,蘇珊.肯尼亞和坦桑尼亞寶石礦地質(zhì)特征[J].建材地質(zhì).1993.2:20～23