新疆和巴西薔薇輝石玉的對比研究

談秋敏，雷 霆，何麗佳，阮 琳，阮青鋒

(桂林理工大學地球科學學院，廣西 桂林 541004)

1 引言

薔薇輝石玉是常見的中檔玉石材料，一般呈深或淺粉紅色，常見黑色錳氧化物，市場上稱之為“京粉翠”或“桃花石”，在我國臺灣地區又稱之為玫瑰石。多為致密塊狀集合體，粒狀結構，組成礦物包括薔薇輝石、石英以及部分脈狀或點狀的黑色氧化錳[1]。薔薇輝石玉主要產自巴西、中國、美國、瑞典、俄羅斯等國家[2]，國內薔薇輝石玉的主要產地包括北京、新疆、陜西、吉林、青海、四川等地。國內市場中較為常見的薔薇輝石玉大都產自新疆、北京，價格較低；少量的來自巴西，因其顏色較深，價格偏高。

薔薇輝石玉的品質及價格主要是根據質地、顏色、光澤、透明度、形態及工藝等因素進行綜合考慮。玉石中黑色的點狀、脈狀紋路所構成的藝術畫面，是薔薇輝石玉的特點之一，對其市場價格有一定的影響。不同產地薔薇輝石玉的特征差異導致其品質和市場價格的差異[3]。因此，了解各產地薔薇輝石玉的特征，將有助于薔薇輝石玉的品質鑒別與評價。

薔薇輝石玉形成的地質條件差異導致其可能的礦物組合也有不同，如浙江遂昌區域變質成因的薔薇輝石玉富含鎂質礦物[4]，遼寧八家子和湖南柿竹園的薔薇輝石玉中常見錳鋁榴石[5]；北京薔薇輝石玉的次要礦物包括石榴子石、石英和碳酸鹽礦物[2]；而青海烏蘭縣的薔薇輝石玉中主要礦物為鈣薔薇輝石，次要礦物包括錳鋁榴石、透閃石、綠簾石、黝簾石、石英等多種礦物[3]。因此，通過探究不同產地薔薇輝石玉的礦物組成有助于區分不同產地的樣品。

已有的研究文獻主要是針對北京[2,3,6]、遼寧[7]和陜西等地的薔薇輝石玉，而巴西、中國新疆等地產出且近年在市場上較為流通的薔薇輝石玉的特征信息較少，故本次研究以市場中常見的巴西、新疆薔薇輝石玉為研究對象，通過樣品的寶玉石學特征、結構及礦物組成、薔薇輝石的成分分析，探索不同產地薔薇輝石玉的差異；通過樣品紅外光譜曲線的形狀、吸收譜帶數目、強度、吸收峰位等的對比分析，探尋兩地薔薇輝石玉無損檢測的方法，為快速鑒別不同產地的薔薇輝石玉提供依據。

2 樣品的寶玉石學特征

研究樣品主要從深圳、廣州和桂林珠寶市場中獲得，共52件。根據樣品的特點差異，選取6件具有代表性的樣品，以產地首字母依次進行編號。其中，產自巴西的3件薔薇輝石玉依次編號為B1、B2、B3，產自新疆的3件薔薇輝石玉分別編號為X1、X2、X3。

2.1 外觀特征

巴西薔薇輝石玉為不規則塊狀，顏色分布不均勻，呈淺紅色到深紅色(圖1a，b，c)，可見白色和黃色雜質呈斑狀或細脈狀間雜于紅色之中，部分樣品可見黑色、灰黑色點狀或團塊(圖1b)。玻璃光澤，微透明。

新疆薔薇輝石玉的顏色沒有巴西薔薇輝石玉的濃艷，整體呈粉紅色至深粉紅色，玻璃光澤，微透明，致密塊狀集合體。顏色分布不均勻，有白色、黃綠色及黃褐色呈斑狀或脈狀、條帶狀間雜于粉紅色之中，還夾雜有黑色斑點(圖1d，e，f)。樣品中可見粉白色的細小條、脈雜亂的分布，點狀、團塊狀黑色物質分散在玉石中，部分樣品可見白色及淺黃色帶狀圍巖(圖1f)。

圖1 研究樣品的照片Fig.1 Photos of rhodonite jade samplesa-巴西樣品B1；b-巴西樣品B2；c-巴西樣品B3；d-新疆樣品X1；e-新疆樣品X2；f-新疆樣品X3

2.2 其他寶玉石學特征

將樣品研磨出良好拋光的小平面用于精確測定其折射率的大小。巴西薔薇輝石玉的折射率均介于在1.730～1.745的范圍內，平均值為1.737。新疆薔薇輝石玉的折射率介于1.720～1.732之間，一般不超過1.730，平均值為1.727。也就是說，巴西樣品的折射率略高于新疆樣品(表1)。

采用靜水稱重法測定樣品的相對密度。巴西薔薇輝石玉的相對密度介于3.58～3.68之間，平均值為3.626，且多數樣品的相對密度大于3.60。新疆薔薇輝石玉的相對密度介于3.51～3.59之間，平均值為3.561，樣品的相對密度均小于3.60。二者相比，巴西薔薇輝石玉的相對密度略高于新疆薔薇輝石玉的(表1)。

表1 巴西、新疆薔薇輝石玉的折射率和相對密度

在樣品切割和磨片的過程中，新疆薔薇輝石玉常發生碎裂，而巴西薔薇輝石玉很少出現這種情況，表明新疆薔薇輝石玉的結構相對比較松散或脆性較大。

3 樣品的結構及礦物組成

巴西薔薇輝石玉為典型的粒狀鑲嵌結構，主要組成礦物為薔薇輝石，次要礦物包括石英、長石和重晶石等；其中，薔薇輝石約占93%，石英約為4%，鈉長石和重晶石等礦物的總量約為3%(圖2)。

單偏光下，薔薇輝石呈無色至很淡的粉紅色、淡黃色，表面粗糙，正高突起，斜消光，消光角24°。橫切面可見兩組近正交的解理，正交偏光下最高干涉色為一級橙黃，還有鮮艷的藍色、淺綠色(圖2a)。玉石中可見少量的石英，顆粒較小，常見波狀消光(圖2b)。鈉長石為板狀或短柱狀，可見明顯的雙晶(圖2b)，單偏光下無色透明，負低突起。重晶石為柱狀或板狀，尺寸大于長石，與薔薇輝石成鑲嵌結構。

圖2 巴西薔薇輝石玉的結構及礦物組成(+)Fig.2 Structure and mineral composition of rhodonite jade from Brazil (+)Ab-鈉長石；Brt-重晶石；Qtz-石英；Rdn-薔薇輝石

新疆薔薇輝石玉主要為柱狀、粒狀鑲嵌結構。主要組成礦物為柱狀的薔薇輝石，可見兩組近于垂直的解理，含量約為91%；次要礦物包括石英、方解石和石榴子石等。石英約占5%，主要呈不規則粒狀充填于薔薇輝石的間隙中，可見部分石英呈細小的點狀或細脈狀間雜在薔薇輝石中(圖3a)；方解石和石榴子石等其他礦物約4%(圖3)。方解石主要分布于玉石的外圍，粒狀的石榴石常包裹于方解石中(圖3b)；玉石中發現有少量的云母與石英混雜分布于薔薇輝石的間隙中(圖3c)；可見極少量的閃鋅礦被薔薇輝石顆粒所包裹(圖3d)。

圖3 新疆薔薇輝石玉的結構及礦物組成(-)Fig.3 Structure and mineral composition of rhodonite jade from Xinjiang of China (-)Cal-方解石；Grt-石榴子石；Phl-金云母；Qtz-石英；Rdn-薔薇輝石；Sp-閃鋅礦

4 薔薇輝石的化學成分特征

在桂林理工大學廣西隱伏金屬礦產勘查重點實驗室使用∑IGMA場發射掃描電鏡自帶的能譜儀對巴西和新疆的薔薇輝石玉樣品中的礦物進行了化學成分測試分析。巴西薔薇輝石玉的主要礦物為薔薇輝石，次要礦物有石英、重晶石、鈉長石，還有少量的錳碳酸鹽類礦物；新疆薔薇輝石玉的主要礦物為薔薇輝石，次要礦物為石英、方解石，還含有少量的石榴子石、硫酸鹽類礦物等。

根據樣品中主要礦物薔薇輝石的化學成分(表2)，巴西樣品中薔薇輝石的錳含量很高，MnO平均含量高達49.24%，相比于滇西鎮康蘆子園的薔薇輝石中MnO平均含量37.71%[8]、寬甸縣薔薇輝石中MnO平均含量38.67%[7]、北京市昌平縣西湖村京粉翠的MnO含量34.20%[6]、浙江遂昌薔薇輝石的MnO含量45.20%[4]等來說，巴西薔薇輝石的MnO含量普遍偏高。新疆樣品中薔薇輝石的MnO含量平均為41.19%，雖然比巴西薔薇輝石的MnO含量低了8%左右，但仍遠高于北京市昌平縣西湖村、滇西鎮康蘆子園以及寬甸縣等地薔薇輝石中MnO的含量，因此，可將樣品中薔薇輝石的MnO含量作為產地鑒別的依據之一。巴西薔薇輝石中幾乎不含FeO，只有個別測試點測出有極少量的FeO，新疆薔薇輝石中FeO含量卻高達3.72%，兩者的差距將近4%。在薔薇輝石中，Fe2+常與Mn2+形成類質同像替換，Mn2+是導致薔薇輝石呈粉紅色的重要元素之一，而鐵的含量增加則會使薔薇輝石的顏色變暗，這可能是巴西薔薇輝石玉的顏色紅于新疆薔薇輝石玉的原因之一。

表2 巴西、新疆樣品中薔薇輝石的化學成分

5 樣品的紅外光譜特征

采用反射法測定樣品的紅外光譜，在桂林理工大學珠寶檢測中心使用BRUKER的TENSOR 27型傅里葉變換紅外光譜儀，儀器分辨率為4cm-1，測試范圍為400～4000cm-1，數據采集次數：32次。

巴西、新疆薔薇輝石玉的紅外吸收光譜圖的吸收曲線很相似(圖4、圖5)，主要吸收峰分別出現在1083、1012、954、890、717、690、663、576、516、499、455cm-1或附近，除少數吸收峰(如1050、555cm-1等)外，都比較接近于標準圖譜(表3)，但研究樣品的紅外吸收峰的具體位置仍然出現了一些偏移：在1020、555cm-1附近的吸收峰，兩地樣品的吸收峰位置相對于標準圖譜來說均表現出右移(出現在更短波長的位置)，其他吸收峰則表現出左移(出現在更長波長的位置)。兩地樣品在550～400cm-1范圍內的吸收峰的位置也有一些不同，巴西薔薇輝石玉的吸收峰位(波數)普遍比新疆薔薇輝石玉的高(左移)，而巴西樣品其他8個吸收峰的位置(波數)比新疆樣品的略低(右移)。

圖4 樣品B1的紅外光譜圖Fig.4 Infrared spectrum of sample B1

圖5 樣品X3的紅外光譜圖Fig.5 Infrared spectrum of sample X3

表3 樣品紅外光譜的主要吸收峰

薔薇輝石屬于三斜晶系、鏈狀結構的硅酸鹽礦物，結構單元主要是由一個或者數個[Si2O7]雙四面體和一個單四面體[SiO4]連接而成。樣品的主要組成礦物為薔薇輝石，其它礦物很少，所以，樣品的紅外吸收光譜特征主要表現為薔薇輝石硅氧四面體基團的特征振動[9]，而Si-O-Si的角度又決定著這些譜線的位置，樣品在1100～850cm-1范圍內有四個強吸收峰(圖4，5)，是由薔薇輝石晶體結構中的Si-O振動所引起[10]。故薔薇輝石在此區域的四個強吸收峰可以作為輝石族礦物的特征吸收。750～550cm-1之間的區域吸收峰比較復雜，是由Si-O-Si的彎曲振動引起，該范圍內吸收峰的數目代表鏈狀硅酸鹽結構重復單元中硅氧四面體的數目[11]。根據薔薇輝石晶體結構的特點，其重復單元結構中共有五個硅氧四面體[9]，故在750～550cm-1范圍內常可以見到強弱不同的五個吸收峰。550～400cm-1之間的吸收帶是由輝石族硅氧骨干外的陽離子與氧組成的八面體所引起的[12]。薔薇輝石中鏈狀骨架外的陽離子主要為錳離子和鈣離子，故550～400cm-1范圍內的吸收峰可歸因于Mn-O和部分Ca-O的振動所引起的。錳離子和鈣離子的半徑大小不同，Mn-O和Ca-O鍵長、鍵強也存在差異，對紅外光的吸收位置和強度必然有所不同。巴西樣品中薔薇輝石的Mn2+含量比新疆樣品中薔薇輝石的Mn2+含量高8%左右，且兩地樣品中Mn2+含量均高于其他產地的薔薇輝石，表現在550～400cm-1之間的吸收峰上，巴西和新疆兩地的薔薇輝石玉的吸收峰位(波數)均高于標準圖譜，并且巴西薔薇輝石玉的吸收峰位(波數)普遍高于新疆薔薇輝石玉，表現為吸收峰左移的現象。

6 結論

通過對巴西、新疆薔薇輝石玉的寶玉石學特征、礦物組成、紅外吸收光譜的測試分析，兩地薔薇輝石玉的外觀特征和常規寶石學特征基本相似，但玉石的礦物組成、主要礦物的成分及紅外光譜特征存在一定的差異。

(1)兩地薔薇輝石玉的主要組成礦物均為薔薇輝石，次要礦物各不相同。巴西薔薇輝石玉的次要礦物為石英、重晶石和鈉長石等，而新疆薔薇輝石玉的次要礦物包括石英、方解石和石榴石等。

(2)巴西樣品中薔薇輝石的MnO平均含量為49.24%，而新疆樣品中薔薇輝石的MnO平均含量只有41.19%，相差8%左右。兩地樣品的薔薇輝石中Fe的含量也有差異，巴西薔薇輝石玉中薔薇輝石幾乎不含FeO，而新疆薔薇輝石玉中薔薇輝石的FeO含量高達3.72%左右。故樣品中薔薇輝石的MnO和FeO含量可以作為薔薇輝石玉的產地鑒別依據之一。

(3)兩地薔薇輝石玉的紅外吸收圖譜與薔薇輝石的標準圖譜基本一致，但在550～400cm-1范圍內，巴西薔薇輝石玉的吸收峰位(波數)普遍大于新疆薔薇輝石玉，而其他范圍內的吸收峰位(波數)普遍比新疆薔薇輝石玉的略低。