寧夏中衛(wèi)香山碧玉巖礦物特性與寶石學(xué)特征研究*

寧夏回族自治區(qū)地質(zhì)博物館 趙明，楊克成，趙亞，魏麗馨，楊卿，萬楊

近年來，石英質(zhì)玉在多地都有發(fā)現(xiàn)。常見的石英質(zhì)玉品種很多。石英巖、玉髓、瑪瑙、黃龍玉、金絲玉、桂林雞血玉等都是市場上常見的石英巖質(zhì)玉。它們的礦物成分大體相同，結(jié)構(gòu)構(gòu)造有細微差異，再加上含有少量的次要礦物，因此呈現(xiàn)出不同的顏色、透明度、光澤以及加工特性。而寧夏地區(qū)多以沉積巖地層為主，非金屬礦產(chǎn)以及能源礦產(chǎn)占據(jù)優(yōu)勢地位，玉石彩石資源相對較少，我單位在長期研究工作過程中，發(fā)現(xiàn)中衛(wèi)香山地區(qū)的一種巖石，具備成為石英質(zhì)玉石的可能性。其外觀呈紅色、紅褐色以及黑色夾灰黃色條帶，推測為一種硅質(zhì)巖，目測其可能具備一定的開發(fā)價值，暫時定名為香山碧玉巖。文中將對其使用進行紅外光譜、偏光顯微鏡、氧化物分析等物理化學(xué)方法進行礦物學(xué)成分測試分析。并對其外觀特征，內(nèi)部結(jié)構(gòu)、礦物組成、化學(xué)成分以及加工工藝性能進行探究。

圖 6B03標本紅色部位紅外圖

圖2 標本B3、B4

圖3 標本B5、B6

圖4 標本B7、B8

一、地質(zhì)特征

（一）地層

香山碧玉巖產(chǎn)地位于寧夏回族自治區(qū)中衛(wèi)市香山地區(qū)，產(chǎn)出地層為奧陶系狼嘴子組地層。該區(qū)域地層與上段整合接觸，以發(fā)育硅質(zhì)巖和碳酸鹽巖為特征，主要由灰—深灰色燧石巖、雜色碧玉巖、灰白、淺肉紅色含硅質(zhì)白云巖組成，夾灰、灰綠、紫紅色板巖、千枚巖及變質(zhì)砂巖，在香山南麓俞家山頭子見夾含礫屑灰?guī)r，硅質(zhì)巖中尚見含灰?guī)r漂礫。同時該區(qū)域地層厚度變化大，在46.0～999.4m之間。本地區(qū)地層在橫向雖然沉積厚度變化大，但巖性獨特（以硅質(zhì)巖和碳酸鹽巖發(fā)育為特征），層位穩(wěn)定，是劃分狼嘴子組與磨盤井組的重要標志層。

（二）產(chǎn)出狀態(tài)

該地區(qū)巖石呈層狀分布，局部地區(qū)褶皺斷層較為發(fā)育，構(gòu)造運動強烈導(dǎo)致巖層裂隙較為發(fā)育。通過野外觀察共建立香山碧玉巖觀察點12個，獲取巖石標本9組，分別編號為B1-B9，如圖1-圖5所示。所收集香山碧玉巖標本呈隱晶質(zhì)-微晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，初步判斷為含硅質(zhì)成分巖石。

圖1 標本B1、B2

圖5 標本B9

二、寶石學(xué)特征

（一）外觀特征

香山碧玉巖從顏色上可以分為三種，一種外觀呈紅色、褐紅色，顏色呈條帶狀或薄層狀分布，底色一般呈現(xiàn)暗褐色，如樣品B3、B4、B5、B6。另一種顏色鮮艷，整體呈現(xiàn)磚紅色，如樣品B7所示。第三種外觀呈現(xiàn)純黑色，部分夾雜灰色條帶，厚度約1cm左右，如樣品B1、B2、B8、B9。此外還有少量的淺色樣品，外觀呈淺灰色、或淺灰黃色，透明度較高，因產(chǎn)量較少暫時不做系統(tǒng)分析。

（二）常規(guī)檢測

樣品呈致密的塊狀，部分樣品含有較多的細密裂隙，經(jīng)過切磨拋光，香山碧玉巖呈現(xiàn)玻璃光澤，部分淺色樣品斷口呈現(xiàn)油脂光澤。黑色、紅褐色樣品透明度為不透明-微透明，少數(shù)淺色樣品透明度為半透明-微透明。使用硬度筆測試碧玉巖莫氏硬度為7。使用折射儀測試，樣品的折射率范圍在1.53-1.55之間。紫外燈下無熒光。

三、成分檢測

（一）紅外光譜測試

按照顏色不同各取紅色、紅褐色、黑色標本各一塊，分別為標本B03、B06、B09。經(jīng)傅里葉變換紅外光譜儀對以上標本進行檢測，測試條件為分辨率4cm-1，測量范圍400-2000cm-1，掃描次數(shù)32次。

經(jīng)檢測得到對應(yīng)圖譜，分別為圖6、圖7、圖8。通過分析觀察得知，三張圖譜顯示被測樣品都具有1000-1250處有兩個強吸收峰，屬于Si-O-Si鍵非對稱伸縮振動導(dǎo)致，同時777cm-1、793cm-1處呈現(xiàn)SI-O鍵的特征對稱伸縮震動峰。以上特征與石英巖質(zhì)玉的特征峰相符合。由此可知，三種顏色標本的成分，與石英巖質(zhì)玉的礦物成分基本相同。

圖7 B06紅褐色標本紅外光譜圖

圖8 B09黑色標本紅外光譜圖

（二）偏光顯微鏡檢測

選取具有代表性的6組樣品，分 別 為B01、B03、B05、B07、B08、B09。將所選擇樣品磨制薄片后，通過偏光顯微鏡對香山碧玉巖樣品進行觀察分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同層位產(chǎn)出的香山碧玉巖成分略有差異。其中主要成分為石英或玉髓，但所含比例不同，總體可占礦物成分的90%以上。次要成分為白云石、碳酸鹽礦物、金屬礦物以及黏土類礦物，大部分樣品次要礦物的總量不超過總比例的10%，只有B09號例外，其特殊的互層結(jié)構(gòu)使得石英質(zhì)與白云質(zhì)礦物總量接近。以上檢測依據(jù)遵照GB/T17412.1-17412.3-1998標準執(zhí)行，檢測使用主要儀器設(shè)備為偏反光顯微鏡。偏光顯微鏡檢測數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)如表1。

表1 香山碧玉巖薄片偏光鑒定數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

通過檢測可知，采集樣品多為微晶-隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分是石英、玉髓。其次是白云石或碳酸鹽礦物，多數(shù)樣品含有微量的鐵質(zhì)、金屬礦物。部分樣品具有微量的裂隙。

（三）氧化物檢測

將以上6組標本進行氧化物檢測實驗分析，得出以下數(shù)據(jù)，如表2所示。絕大部分樣品的SIO2含量在80%以上。B01、B07、B08三組標本的SIO2含量最高在93%以上，表示其巖石的主要礦物成分為石英，質(zhì)地較純，理化性能可能更為穩(wěn)定。B03、B05的成分含量約為85%，次要成分總含量約為15%，更多的次要元素使得標本具有了鮮艷的顏色，同時具有了更多的裂隙等不穩(wěn)定因素。B09號樣品的SiO2 含量最低，接近75%，MgO和CaO的含量最高，達到大于5%的水平，主要與其夾層狀的結(jié)構(gòu)有關(guān)。

表2 樣品礦物成品比例檢測結(jié)果ω/10-2

四、結(jié)論

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，香山碧玉巖所在地層為奧陶系狼嘴子組地層，通過寶石學(xué)測試可得知，香山碧玉巖基本特征滿足市場上石英質(zhì)玉石的基本要求，但其顏色略鮮艷的品種含有微裂隙的可能性比較大，黑色碧玉巖的裂隙不發(fā)育，質(zhì)地細膩堅韌，少部分具有明顯的白云質(zhì)條帶。經(jīng)過切磨加工碧玉巖樣品可見玻璃光澤，顯微觀察得知部分香山碧玉巖礦物顆粒為隱晶質(zhì)-微晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，結(jié)晶程度高。故大部分香山碧玉巖可以加工成藝術(shù)品擺件，少部分質(zhì)地細膩可以作為低檔寶玉石加工成首飾制品。

通過光譜等一系列技術(shù)手段，得知香山碧玉巖的主要成分是石英，次要礦物是白玉石、碳酸鹽礦物以及少量黏土礦物。因此香山碧玉巖可以稱作為一種新發(fā)現(xiàn)的石英質(zhì)玉。可作為一種新興的玉石品種，填補目前寧夏地區(qū)對寶玉石資源的需求。