新疆粉色軟玉的譜學特征及顏色成因研究

唐建磊,王含予

(1.江西應用技術職業(yè)學院，江西 贛州 341000；2.廣州番禺職業(yè)技術學院，廣東 番禺 511400)

和田玉因其溫潤的質地、深厚的文化底蘊一直受到我國人民的喜愛，近年來粉色的和田玉品種，因其特征的顏色為人所關注。粉色是和田玉中的罕見顏色，市場上的粉色和田玉多出自青海及新疆。來自青海的粉色和田玉常呈淺藕粉色到深藕粉色、微透明到半透明外觀，在市場上一般被稱為藕粉玉，其顏色與微量元素Mn有關[1]，而來自新疆的粉色“和田玉”經測試其主要成分為直閃石，應稱為直閃石玉，其顏色也與微量元素Mn有關[2]。

近期市面上出現(xiàn)了一種全新的來自新疆的粉色和田玉，由于數量稀少，目前少有此類和田玉的報道和相關資料。本次研究通過X射線衍射分析測試、顯微偏光觀察、傅里葉紅外光譜測試、拉曼光譜測試及電子探針測試等手段對這種新型粉色軟玉的譜學特征和顏色成因進行探究，為后續(xù)研究提供相應參考。

1 樣品與測試方法

1.1 基本特征

本次研究的粉色軟玉樣品，是在新疆且末礦區(qū)的實地考察中采集到的(見圖1)，樣品大部分呈淡粉色調，粉色逐漸變淡并最終漸變?yōu)榘咨ㄟ^肉眼觀察粉色部位的軟玉顆粒感較明顯，在切磨加工過程中，明顯發(fā)現(xiàn)軟玉的粉色部位硬度與韌性低于白色部位的軟玉。在同一礦區(qū)中發(fā)現(xiàn)有呈粉色調的未知巖石(見圖2)，猜測這種粉色未知巖石對于軟玉呈現(xiàn)粉色調具有一定的影響。

圖1 淡粉色軟玉Fig.1 Light pinknephrite

圖2 粉色未知礦物Fig.2 Unknown pink mineral

將采集到的樣品進行簡單的切磨拋光，得到兩塊實驗樣品(如圖3)，其中T-1為粉色軟玉，Y-2為粉色未知巖石。

圖3 實驗樣品Fig.3 Laboratory samples

1.2 測試方法

X射線衍射分析在中國地質大學(武漢)材化學院粉晶衍射實驗室完成，采用的儀器是Bruker AXS 公司的D8-FOCUS的X射線衍射儀。測試條件為：CuKα射線，Ni濾波片，X光管工作電壓為40 kV，電流為40 mA，光闌系統(tǒng)為DS=SS=1°；RS=0.3 mm。采用連續(xù)掃描的方式，掃描步長0.01°，掃描速度0.05秒每步(0.05 sec/step)，λ=1.540598?。掃描范圍為3°～65°，采用超能探測器。

電子探針成分分析在中國地質大學(武漢)地質過程與礦產資源國家重點實驗室利用配備4道波譜儀的JEOL JXA-8100電子探針完成，工作條件為：加速電壓 15 kV，加速電流 20 nA，束斑直徑 10 μm，所有測試數據均進行了ZAF校正處理，元素特征峰的測量時間為10s，背景測量時間為5s。

拉曼光譜測試在中國地質大學(武漢)珠寶學院珠寶檢測中心完成，激光拉曼光譜儀為德國Bruker公司所生產，型號為SENTERRA。測試條件：激發(fā)光源為532nm，激光強度為20mW，掃描時間10s，掃描次數3次，分辨率為3～5 cm-1，掃描波段為200 cm-1～3700cm-1，室溫20°。

樣品的紅外光譜采用反射法，在中國地質大學(武漢)珠寶學院的VERTEX80型傅里葉紅外光譜儀上完成。測試條件：掃描時間16s，分辨率為4 cm-1，掃描范圍(反射)為400 cm-1～4000cm-1，室溫20°。

2 結果與分析

2.1 X射線衍射分析

樣品的X射線衍射圖譜用Xray Run 4.0軟件及所附帶的ICDD PDF2-2003數據庫進行分析處理，測試圖譜見圖4所示。

圖4 樣品T-1和Y-2 X射線粉晶衍射測試結果圖Fig.4 X-ray powder crystal diffraction test results of sample T-1 and Y-2

樣品T-1的主要特征譜線位于14.2589 ?(001)、9.3377 ?(001)、8.3951 ?(110)、7.1253 ?(002)、5.0713 ?(001)、4.7469 ?(200)、4.6713 ?(002)、4.5075 ?(040)、3.2704 ?(240)等處。與標準PDF卡片對比，顯示粉色軟玉樣品的X射線粉末衍射峰與綠簾石標準譜峰(PDF：74-1733)、透閃石標準譜峰(PDF：86-1319)及斜綠泥石標準譜峰(PDF：79-1270)有較高的匹配度。說明粉色軟玉樣品中含有透閃石、綠簾石和斜綠泥石等礦物。

樣品Y-2的主要特征譜線位于8.0794～8.0846?(100)(200)、5.0079～5.0089?(002)、4.2511～4.2482?(100)、4.0422～4.0433?(200)、3.3401～3.3402?(101)、3.0315～3.0326?(104)、2.8625?(013)、2.7733?(020) 、2.8639～2.8640?(600)等處。與標準PDF卡片對比，結果顯示未知粉色巖石樣品的X射線粉末衍射峰與綠簾石標準譜峰(PDF：74-1733)、黝簾石標準譜峰(PDF：74-1733)、方解石標準譜峰(PDF：83-1762)及石英標準譜峰(PDF：83-1762)有較高的匹配度。說明其礦物成分較為復雜，含有綠簾石、黝簾石、方解石和石英等。

2.2 電子探針分析

對T-1與Y-2進行電子探針測試，每個樣品選取兩個點位進行測試，測試點位如圖5所示。

圖5 樣品T-1和Y-2電子探針測試點位圖Fig.5 The electronic probe test points of sample T-1 and Y-2

樣品的電子探針測試結果如表1所示。由于電子探針測試元素范圍的局限性(只能測試元素4Be-92U)，有些元素不在測試范圍內，加上儀器本身誤差，所以測試總量不足100%，但是基本都大于95%，因此測試數據有效。

表1 樣品T-1和Y-2電子探針測試結果Table 1 Electron probe test results of sample T-1 and Y-2

測試結果表明，T-1的主要化學成分是SiO2、MgO、CaO，其中SiO2的含量在58%左右，MgO的含量在25%左右，CaO的含量在12%左右，除此之外，還含有少量的Na、K、Fe、Mn等元素。樣品Y-2的主要化學成分是SiO2、Al2O3、CaO，還含有少量的Na、Mg、K、Fe、Mn等元素，其中SiO2的含量在40.279～42.55%之間，Al2O3的含量在27.72～31.112%之間，CaO的含量在21.239～22.601%之間。

結合X射線粉晶衍射測試結果，通過判別計算得到各個樣品的晶體化學式(見表2)。通過各樣品的化學式我們可以看出，樣品T-1所測點的化學式與透閃石化學式相符[3]，且粉色調隨Mn含量增加而明顯變深，樣品Y-2所測點的化學式符合綠簾石族的化學通式A2B3[SiO4] [ Si2O7] O (OH)[4]，粉色未知巖石主要礦物為綠簾石，且粉色調隨Mn含量增加而明顯變深，推測Mn是導致綠簾石呈現(xiàn)粉色的主要原因。

表2 測試樣品晶體化學式Table 2 Crystal chemical formula of test sample

2.3 偏光顯微鏡測試

將樣品磨制成0.03mm厚的光片，在偏光顯微鏡下觀察，通過觀察發(fā)現(xiàn)(見表3)，T-1中主要礦物成分為透閃石，呈纖維狀及放射狀，極少數大顆粒透閃石斑晶呈柱狀或粒狀，薄片中顏色為無色，單偏光下正中突起，正交偏光下最高干涉色為Ⅱ級藍，斜消光，正延性。具有兩組完全解理，夾角約為56°，另外含有部分雜質礦物，如方解石、蛇紋石、斜長石、石英等，而未見到綠簾石。Y-2中主要礦物為綠簾石，晶體沿b軸延長呈柱狀橫斷面近六邊形，也常呈粒狀，但是由于樣品發(fā)生過強烈的蝕變作用，綠簾石的晶形幾乎無法辨別，薄片中樣品顏色為淡黃色，單偏光下正高突起，糙面明顯，顏色為淡黃色，正交偏光下常呈Ⅱ—Ⅲ級干涉色，干涉色鮮艷明亮，但分布往往不均勻，也可見干涉色呈環(huán)帶狀出現(xiàn)。除此之外還發(fā)現(xiàn)有大量泥晶方解石。

表3 樣品T-1和Y-2在偏光顯微鏡下特征Table 3 Characteristics of sample T-1 and Y-2 under polarizing microscope

由以上偏光顯微鏡觀察可知，粉色軟玉中主要礦物為透閃石，還發(fā)現(xiàn)有方解石、蛇紋石等雜質礦物。未知巖石中主要礦物為綠簾石，且經過了強烈蝕變作用，除此之外還含有碳酸鹽類礦物，猜測綠簾石是由于在中酸性巖漿侵入體與白云質大理巖的接觸帶中，隨著熱液溫度的降低，而發(fā)生低溫鈣質交代的復變質作用而成，并且由于交代不徹底而殘留有大量方解石。

2.4 拉曼光譜分析

T-1的拉曼光譜測試結果顯示其主要峰位位于：220、392、412、671、928、1026、1057、3674cm-1等處(圖6)，與透閃石的標準譜峰基本一致[5]。在這其中671cm-1處附近的拉曼譜峰歸屬于Si-O-Si對稱伸縮振動，3674cm-1處的譜峰是由M-OH的振動引起，1057 cm-1、1026cm-1、928 cm-1附近歸屬于Si-O伸縮振動，220 cm-1、392 cm-1、412cm-1等歸屬于晶格振動。

圖6 T-1的拉曼光譜圖Fig.6 Raman spectrum of sample T-1

2.5 紅外光譜分析

圖7為T-1的紅外光譜測試結果，其主要峰位位于455、548、647、680、758、829、915、998、1064、1145、1281cm-1等處，顯示了透閃石的特征吸收譜帶[6]。其中最強吸收區(qū)出現(xiàn)在548cm-1左右，指派為OH平動的耦合振動。由位于以455cm-1為中心對稱的尖銳吸收峰，歸屬于M位陽離子與O配位的晶格振動的晶格振動。800～600cm-1的頻率范圍內出現(xiàn)3個強度中等到弱的吸收峰，758、680、647cm-1歸屬于(Si-O-Si)的對稱伸縮振動。1300～800cm-1頻區(qū)指派為(O-Si-O)和(Si-O-Si)的反對稱伸縮振動及(O-Si-O)的對稱伸縮振動，這一范圍內譜帶復雜而且疊加較多，造成了這一頻區(qū)內吸收帶較多，分為位于：1281、1145、998、915、829 cm-1。

圖7 T-1的紅外光譜Fig.7 FTIR spectrum of sample T-1

3 結論

(1)通過對粉色軟玉進行譜學及礦物學測試，表明其主要成分為透閃石、同時X射線衍射測試結果顯示其中還含有一定量的綠簾石及斜綠泥石。

(2)X射線衍射測試、電子探針測試及偏光顯微鏡觀察結果顯示：粉色未知礦物主要成分為綠簾石，并含有少量黝簾石、方解石和石英，且綠簾石因含Mn而呈現(xiàn)粉色調。

(3)推測粉色軟玉的顏色屬于次生色，是由于在軟玉形成過程中少量含Mn綠簾石混入軟玉中而造成的。