芙蓉石內纖維狀包裹體的研究現狀

胡 哲

中國地質大學（北京）珠寶學院，北京 100083

前 言

淡紅色至薔薇紅色的石英，稱作芙蓉石，也稱薔薇水晶[1]，俗稱粉晶。市場上的弧面芙蓉石常見星光效應，對應于內部較多的針狀或纖維狀包裹體。纖維狀包裹體與粉色水晶的分類有關，導致了六射星光，可能是芙蓉色的顏色成因，且其礦物成分、分布特征一直未有定論，因而對于針狀包裹體研究的重要性可見一斑。

1 芙蓉石簡介

水晶常見由六個柱面和菱面體組成的聚形自形晶，而粉色水晶經常呈破碎塊狀產出，極少見晶形，1960年才發現存在粉色水晶的晶體，具有共存的左形和右形的菱面體組成的假六方錐的特征，粒度較小，見于美國和巴西某些礦床[2]。

由于結晶特征的明顯不同，使得粉色水晶的定義至今仍有爭議。粉色水晶可分為兩種[3]：粉石英（Pink Quartz）和薔薇石英（Rose Quartz），分類依據如下：第一，色調不同，較薔薇石英而言，粉石英色調偏冷；第二，粉石英對光線很敏感，暴露在光下會有明顯顏色變淺現象，而薔薇石英雖然也會褪色，但敏感度相對較低，指示了不同的顏色成因；第三，二者是在不同的地質環境中形成的；第四，粉石英有發育較好的晶體外形，而薔薇石英通常呈不規則塊狀產出。

圖1 粉石英（a）和薔薇石英（b）Fig.1 Pink quartz (a) and rose quartz (b)

Applin K R指出[4]，粉色水晶內是否含有纖維狀包裹體與水晶的成因有關，Ruby Range 和Black Hills產出的粉色水晶被認為是偉晶巖成因，內部一般存在較多纖維狀或針狀包裹體，而產自Arkansas的脈石英，被認為來自與巖漿無關的熱液沉淀，其中未檢測出纖維的存在。White J S等[2]也發現，擁有晶形的粉色水晶內部無針狀包裹體。

綜合前人研究成果，將產地特征、產狀特征及包裹體特征一一匹配，一般認為薔薇石英（Rose Quartz）產自偉晶巖，因含有大量針狀包裹體而呈半透明狀，常與長石共生，一般呈塊狀產出，不見晶形，光照不易褪色，而粉石英（Pink Quartz）為熱液成因，內部無纖維狀包裹體，透明度高，顏色應該是與鋁、磷色心有關，可與煙晶共生，見光可能褪色。

國內未將粉色水晶分類，而是統稱為“芙蓉石”，下文提到的芙蓉石或粉晶，均特指薔薇石英。

2 纖維狀包裹體的成分

金紅石是水晶中常見的包裹體[5]，芙蓉石內部的纖維狀包裹體也被認為是金紅石[6]。張蓓莉[1]、余曉艷[7]等認為，芙蓉石的星光效應是由內部針狀金紅石包裹體造成的，由于金紅石細小，芙蓉石透明度較高，可顯示透星光。

Applin K R[5]把粉色水晶放入氫氟酸中腐蝕，通過X射線粉晶衍射對不溶的纖維狀包裹體進行測試，發現產自美國蒙大納 Ruby Range的粉色水晶內部纖維為藍線石；Goreva J S等[8]通過激光拉曼測試發現，粉色水晶內部的針狀包裹體的譜線出現了205cm-1、280cm-1、405cm-1、508cm-1、950cm-1、1000cm-1的特征峰，與藍線石基本吻合；Kibar R等[9]把產自不同偉晶巖的薔薇石英樣品酸蝕后進行顯微鏡、分光鏡觀察和分析，發現纖維是一種與藍線石有關的鋁硼硅酸鹽；Ignatov[10]、White J S[2]等認為，馬達加斯加產的粉晶內部的纖維狀包裹體為藍線石或一種與藍線石極為相似的礦物，可能是造成粉晶呈玫瑰色的原因，其他產地不明；Ma C[11]通過高分辨透射電子顯微鏡（HRTEM）和分析電子顯微鏡（AEM）對巴西、馬達加斯加和納米比亞的芙蓉石進行了測試，發現所有樣品中均有纖維狀藍線石，無金紅石；胡哲等[12]對星光芙蓉石內部的纖維狀、針狀包裹體進行了拉曼測試，發現譜線未出現金紅石的特征峰，而與藍線石標準譜線基本吻合，纖維成分應為藍線石與其他相的混合。

圖2 粉晶基底與包裹體拉曼譜線對比Fig.2 Comparison of Raman spectra between rose quartz and inclusions

綜上，可認為芙蓉石內部的針狀、纖維狀包裹體為藍線石或與其極為相似的礦物，而非水晶中常見的金紅石。藍線石為島狀硅酸鹽礦物，分子式[13]為Al7(BO3)(SiO4)3(O,OH)3，一般為纖維狀集合體，可與石英共生，顏色豐富，可呈粉色、紫色、藍色，常顯示從無色到淺粉色或從淡藍到紫色的強多色性[14]。

3 包裹體的形態及分布

藍線石作為包裹體出現在水晶中時，一般為藍色，尺寸較大，肉眼可見，直徑約1～4μm，呈放射狀出現在局部，不會影響水晶整體的顏色。

圖3 含有藍色藍線石的水晶和放射狀藍線石包裹體Fig.3 Rock crystal quartz with blue dumortierite and radial dumortierite inclusions

而芙蓉石內部的藍線石為粉紅色，呈纖維狀，尺寸細小，密集分布于整顆寶石，經適當切磨可呈現星光。由于包裹體數量眾多，在一定程度上影響了主晶的物理化學性質，可能是芙蓉石呈現粉色的原因。

圖4 藍線石包裹體——酸蝕后暴露在芙蓉石表面（a）與酸蝕后未溶的纖維（b）Fig.4 Dumortierite inclusions after acid etching——exposed on the surface of rose quartz (a) and fibrous (b)

上圖中，藍線石呈卷曲發絲狀，或與經過酸蝕有關。產自馬達加斯加的星光芙蓉石經輕微腐蝕，在掃描電鏡下可見近定向分布[2]。藍線石包裹體的長度可達幾百微米，直徑為0.1～0.2μm。

圖5 掃描電鏡下的藍線石，經輕微腐蝕后暴露在芙蓉石表面Fig.5 Dumortierite under SEM was exposed to the surface of rose quartz after slight corrosion

關于藍線石在星光芙蓉石中的分布特征，一直未有定論。朱紅偉[17]等通過寶石學顯微鏡的觀察，發現針狀包裹體呈三個方向平行排列；呂林素[18]等認為，當芙蓉石中含有三組交角呈60°、密集定向排列的礦物針狀包裹體時，其弧面形寶石表面可顯示六射星光；White J S[2]同樣認為，芙蓉石中的藍線石分為三組，依c軸呈規則的三方對稱。

圖6 星光芙蓉石及內部的針狀包裹體分布簡圖Fig.6 Star rose quartz and distribution diagram of needle inclusions inside

胡哲等[12]在寶石顯微鏡下觀察，發現纖維狀包裹體整體上呈放射狀，局部以60°交叉分布，在立體空間內無三維對稱關系，且與光軸方向無明顯關系。

圖7 星光芙蓉石內部的包裹體分布，整體放射狀（a）及局部三方對稱（b）Fig.7 Distribution of inclusions in rose quartz, radial (a) and tripartite symmetry (b)

Applin K R等[4]通過掃描電鏡發現，纖維狀包裹體隨機分布在整個樣品中。

加工經驗證明，晶體定向、切磨方向會對芙蓉石的星光展現產生影響[19]，一般而言，當弧面寶石的底部或腰部垂直光軸、光軸出露點在弧面正中央時，星光的中心也會出現在弧面正中央，能最大程度地展示星光[20]，因此，芙蓉石內部的纖維狀、針狀包裹體的排列，整體上應該有一定的對稱關系。從多個學者的實驗圖像來看，藍線石呈纖維狀，彎曲交叉分布，考慮到酸蝕的影響，主晶溶解后包裹體的形態可能會發生變化，故藍線石的真實形態和分布需要進一步的、更嚴謹的研究。

4 包裹體的成因

礦物中的包裹體按照生成順序，可分為先成包裹體、同生包裹體、后生包裹體[21]。先成包裹體是指早于主晶礦物形成，停止生長后并沒有被熔解，而是被主晶礦物所捕獲的礦物。先成包裹體一般為固相，處于主晶礦物結晶構造位置上，通常形態規則[22]。同生包裹體指在宿主礦物結晶生長過程中同時生長形成的包裹體，主晶生長形成時由于受環境變化的影響而在內部形成了晶體缺陷，這些缺陷中捕獲了熔體或流體，它們隨著宿主礦物的結晶和冷卻而結晶冷凝成各種相態[23]。芙蓉石內部的藍線石為固體礦物，排除后生，在此不再贅述。

Meshram R R等[24]對產自Girola hill（Bhandara）的藍線石進行研究，認為藍線石是后期氣化活性成因，或是由富含硼酸的熱液與富鋁巖石中的二氧化鈦產生交代而產生。與石英脈與變質巖有關（片巖），伴生礦物是鋁硅酸鹽——藍晶石晶型、硅線石、紅柱石，在某些產地作為偉晶巖、細晶巖和花崗質巖石的次要成分存在。

Applin K R利用掃描電鏡觀察發現[4]，藍線石纖維隨機分布在整個樣品中，它們的分布是否與石英某些生長特征或交叉晶界有關，目前還不能通過SEM觀察確定，推測藍線石屬先成包裹體，后被石英捕獲。

Goreva J S[8]表明，粉晶的顏色是由內部粉色藍線石造成。藍線石在加熱時會褪色，放置一段時間后顏色恢復。對粉晶內原生流體包裹體的研究表明，粉晶在400～450℃、3.5～4kbr的溫壓條件下結晶，此溫度范圍接近藍線石褪色的溫度，因此粉色藍線石不太可能是在石英的生長中被捕獲的。包裹體的另一種成因可能是纖維最初無色，在石英內部生長，結晶后呈玫瑰色，但無色藍線石對輻照沒反應，這就排除由輻射引起的色心產生顏色的可能，所以這種成因可能性較小。第三種可能的成因，也是Goreva J S最支持的說法，粉紅色的纖維相在430℃的溫度從石英中出溶，垂直光軸分布，呈三方對稱，產生六射星光。

不同學者的實驗結果有一定差別，芙蓉石內藍線石的成因至今未有定論。筆者認為，包裹體的形態、在主晶內的分布可在一定程度上指示其成因，故需要進一步的觀察測試來確定藍線石包裹體的形態及分布特征，配合相應的地質學大型儀器測試，推測其成因。

5 纖維狀包裹體對顏色的貢獻

芙蓉石的粉色常被認為是微量Ti/Mn/Fe的電荷轉移[25-27]或色心[28]造成，近些年來，Ma C[11]提出了纖維狀藍線石包裹體致色的觀點，Guzzo P L[29]對產自Borborema Pegmatite Province的無晶形芙蓉石進行紫外-可見光譜（UV - Vis）、紅外光譜（IR）、電子順磁共振（EPR）及激光燒蝕電感耦合等離子體質譜（LA-ICP-MS）測試，發現其粉色與Al、Li、Ge、Ti及硅空位無關；Kibar R[9]實驗所得OA光譜（optical absorption），顯示500nm處吸收帶，匹配粉色藍線石的光譜，證明了玫瑰色是由于藍線石造成的。

6 結論

芙蓉石可分為粉石英和薔薇石英，前者產出時有晶形，且內部無針狀包裹體，后者一般無晶形，呈破碎塊狀，內部大量針狀包裹體，多有星光效應，其中粉石英極為少見，常見的芙蓉石大多為產量多、粒度大的薔薇石英。

薔薇石英里針狀或纖維狀的包裹體常被認為是金紅石，但近年的研究中，XRD、激光拉曼、HRTEM及AEM等手段證明，包裹體為藍線石或藍線石類似物，不存在金紅石。

纖維狀、針狀藍線石包裹體在低倍放大下整體呈放射狀，局部存在三方對稱，經酸蝕后在掃描電鏡下呈卷曲狀，對稱關系不明顯，因而無法確定其為先于主晶形成或是同生出溶所致。

UV - Vis及OA光譜顯示，遍布整體的粉色藍線石對芙蓉石的粉色有明顯貢獻。

未來關于芙蓉石內針狀包裹體的研究，應著重于確定其礦物種類，探究準確的化學式，驗證其是否為藍線石；探尋更恰當的方式對包裹體進行觀察，盡量避開酸蝕的預處理，避免強酸對其形態的影響；擴充標本容量，對比多個產地的薔薇石英中包裹體特征；觀察包裹體的分布與主晶結晶習性是否有關；利用大型儀器測試，結合地質成因分析，確定藍線石包裹體的成因。