顯晶質石英質玉顏色成因研究進展及未來展望

摘" 要：顏色是決定玉石價格的重要因素，顏色成因研究對玉石具有重要現實意義。該文通過系統梳理前人相關研究，總結顯晶質石英質玉顏色成因的最新研究成果，探討石英質玉的顏色成因研究進展，從而為顏色成因未來的研究工作及方向進行展望。黃色-紅色顯晶質石英質玉的致色元素為Fe，致色礦物為赤鐵礦及針鐵礦；綠色石英質玉石由鉻絹云母、綠泥石及綠簾石致色；黑色石英質玉石由赤鐵礦及石墨致色。提出未來在離子躍遷致色、玉石中水的存在形式、黏土礦物對顏色的富集作用及顏色表征體系等方面加強研究工作，期望提高玉石利用率，建立一套符合市場的科學分級評價方案。

關鍵詞：顯晶質石英質玉；顏色成因；致色元素；致色礦物；未來展望

中圖分類號：P575" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2025）06-0098-04

Abstract： Color is an important factor determining the price of jade， and the research on the causes of color has important practical significance to jade. This paper systematically reviews previous relevant research， summarizes the latest research results on the color origin of crystal quartz jade， and discusses the research progress on the color origin of quartz jade， so as to look forward to the future research work and direction of color origin. The coloring element of yellow-red crystalline quartzite jade is Fe， and the coloring minerals are hematite and goethite; green quartzite jade is colored by chrome sericite， chlorite and epidote; black quartzite jade is colored by hematite and graphite. It is proposed to strengthen research work in the future in aspects such as ion transition coloring， existing forms of water in jade， enrichment of color by clay minerals， and color characterization systems， hoping to improve the utilization rate of jade and establish a scientific grading and evaluation plan that is in line with the market.

Keywords： morphous quartz jade; color origin; color causing element; color causing mineral; future prospect

顯晶質石英質玉石品類多樣，國內各省份均有出產，如新疆克拉瑪依金絲玉、云南龍陵黃龍玉等。顏色是決定玉石價格的重要因素，因此顏色成因研究對于珠寶玉石具有重要的現實意義。但實際研究過程中由于致色礦物含量低且形態細小，對于致色礦物種類及含量分析仍存在一定困難。本文對國內顯晶質石英質玉石顏色成因的研究方法和成果進行回顧和總結，并對未來進一步的研究工作及方向進行展望。

1" 顯晶質石英質玉石定義

晶質結構分為顯晶質結構和隱晶質結構。巖石學依據礦物粒度將0.02 mm作為隱晶質結構與顯晶質結構的界限[1]。寶石學依據肉眼及10×放大鏡區分顯晶質及隱晶質結構，若能直接觀察到玉石中礦物顆粒則為顯晶質結構[2]。需要強調的是，利用此方法區分晶質結構存在主觀性與局限性。現行國標GB/T 34098—2017《石英質玉 分類與定名》將顯晶質石英質玉石統稱為石英巖玉，其主要礦物為石英，次要礦物可含赤鐵礦、針鐵礦和云母等黏土礦物，是具粒狀結構的顯晶質集合體，主要化學成分為SiO2，可含有Fe、Al、Mg、Ca、Na、K、Mn、Ni和Cr等元素[3]。

2" 成色機理研究現狀

2.1" 測試方法

顯晶質石英質玉石顏色成因研究方法總結如下：①利用寶石顯微鏡、偏光顯微鏡、超景深顯微鏡及掃描電鏡等手段觀察玉石結構、致色礦物組成及顏色分布；②利用電子探針、能譜儀、電感耦合等離子體質譜儀、X射線熒光光譜等大型儀器測量玉石的主要元素及微量元素，確定致色元素種類及其含量；③利用X射線衍射，結合紅外光譜、紫外可見光譜、激光拉曼光譜等手段進一步確定致色礦物物相。

2.2" 主要結果

2.2.1" 常規寶石學測試

常規寶石學測試中不同產地顯晶質石英質玉石的測試數據十分接近，點測法測得折射率多為1.53～1.55、相對密度2.55～2.73 g/cm3、硬度6.5～7，無消光現象和發光性[4-5]。

2.2.2" 顯微形貌分析

偏光顯微鏡鏡下觀察結果表明，顯晶質石英質玉石的石英顆粒間隙存在著少量黃色和紅色外來機械混入物，普遍觀點認為玉石中賦存的鐵質氧化物使玉石呈現黃色和紅色[6-8]。然而鐵質氧化物在不同產地、品種和顏色的顯晶質玉石中以及不同放大倍數的顯微鏡下可呈現出不同的形態。在綠色和黑色顯晶質石英質玉石中，其中賦存的副礦物導致其呈現綠色和黑色[9-10]。

2.2.3" 致色元素

研究表明，Fe元素在石英質玉石中含量均明顯高于其他微量元素，并且黃色-紅色區域中Fe含量是白色部分的數倍，認為Fe元素是黃色-紅色石英質玉石的致色元素。在不同品種、產地和顏色的測試樣品中黃色-紅色區域的Fe含量可在0.01%～12.01% 之間變化，可相差幾百倍[11-13]。Fe元素含量與石英質玉石色調深淺程度進行呈正相關[12]，這一觀點現已被普遍接受。劉婉[11]利用掃描電鏡結合能譜儀對云南龍陵小黑山地區黃龍玉的石英晶粒及晶粒間隙的成分進行測試，結果表明致色元素Fe主要集中在晶粒間的縫隙處，而未在晶粒上發現其存在。苗煦[9]對湖南臨武黑色石英質玉石進行研究表明，C元素是導致玉石呈黑色的主要元素。鐘倩等[10]研究表明，新疆塔縣石英巖玉的綠色主要由次要礦物綠簾石中的Fe3+和Fe2+所致。綜上，紅色、黃色石英質玉石主要是由存在于石英顆粒間隙中的鐵質氧化物產生，屬于外來雜質礦物致色；綠色石英質玉石則是由于賦存于石英裂隙之間的綠色副礦物導致；黑色石英質玉石則是同樣由于外來雜質致色。

2.2.4" 主要致色礦物

通過致色元素分析，認為黃色-紅色系列石英質玉石致色礦物主要為鐵氧化物，認為石英質玉石顏色是由赤鐵礦[14-15]、針鐵礦[10，13]、纖鐵礦[16]以及混合物褐鐵礦[7]其中的一種單獨致色或幾種礦物共同致色。現有研究表明，綠色系列顯晶質石英質玉石的致色礦物主要為鉻絹云母[17]、綠泥石[18]、綠簾石[10]。黑色系列顯晶質石英質玉石則是由于赤鐵礦[18]和石墨[9]產生的顏色。

隨著科學技術的進步，前人利用同步輻射X射線技術對云南龍陵黃龍玉、安徽霍山玉、廣西賀州玉進行了分析測試，獲得了致色礦物種屬的信息，黃色是由于針鐵致色，紅色是由于赤鐵礦致色[19]。激光拉曼分析是最為先進的一種包裹體無損測試技術，前人利用此方法確定了以往研究中難以對微米級細小礦物的測定，廣西賀州石英質玉石紅色部分致色礦物為赤鐵礦，湖北麻城石英質玉石黃色部分致色礦物為針鐵礦，新疆塔縣石英質玉石綠色部分致色礦物為綠簾石，湖南臨武黑色石英質玉石致色礦物為石墨[9-10，20-21]。

2.2.5" 其他影響因素

其他因素的存在也會對色調深淺產生一定影響，其中吸附水對顏色的影響已得到初步證實。前人通過在不同溫度條件下對丹東黃色石英質玉石進行處理，對比處理前后顏色的變化并用紅外光譜測吸附水含量的差異和用掃描電鏡對加熱前后的微形貌進行觀察，證明了退色程度與吸附水逸出量之間呈正比，結構越疏松，吸附水越易流失，并且用色度學的方法對加熱前后的顏色進行描述，證明退色程度與加熱溫度成正比的關系[15]。此外，黏土礦物對于致色的礦物的富集起到一定作用，前人通過電子探針及X衍射在云南龍陵黃龍玉和湖北麻城石英質玉石中發現了高嶺土的存在[4，21]，推測高嶺土的吸附性使致色物質聚集形成色斑，但這一結論還需要進一步論證。

2.3" 成色機理

對于黃色-紅色顯晶質石英質玉石成色機制，可分為外源成因和內源成因2種。研究者根據石英質玉石的形成環境和顏色分布將成色機制總結歸納為次生外源浸潤染色（外來含Fe溶液浸潤染色）和原生內源氧化轉色（石英脈或玉石內部含有的Fe2+經長期氧化形成Fe3+），認為玉石顏色僅集中在表層是外源成因的證據，而玉石內部有灰黑色的黃鐵礦并且灰黑色部分與黃色和紅色部分存在漂白凈化淺色帶，是內源成因存在的證據[22]。關于綠色顯晶質石英質玉石顏色形成機理，有綠泥石和綠簾石2種，其中綠泥石是一種低級區域變質的產物，可以由含鋁的鐵鎂礦物蝕變產生，比如黑云母。根據晶體場理論，新疆塔縣石英質玉石是由于離子內部的電子躍遷呈色，新疆塔縣石英巖玉的綠色主要由次要礦物綠簾石中的Fe3+和Fe2+所致，其可見光區域內403、455和470 nm處吸收峰分別歸屬于八面體場中Fe3+的6A1g→4Eg（4D）、6A1g→4T2g（4D）和6A1g→4Eg+4A1g（4G）六重～四重自旋禁戒躍遷[10]。周丹怡等[23]和苗煦[9]分別對廣西桂林龍勝縣和湖南臨武地區的黑色石英質玉石進行了研究，結果表明，分別是鱗片狀的赤鐵礦和石墨致色，其中廣西地區的石英質玉石跟云南龍陵黃龍的顏色形成機理相同，都屬于外來機械混入物致色，而湖南臨武地區石英巖的原巖中含有一定的有機物形成的生物碳，在成巖過程中經理埋藏、壓實作用，在還原條件下形成烷烴，后在一定溫度壓力條件下進一步分解形成單質碳，使得形成的變質巖中含有一定量的石墨。

然而，Fe3+和Fe2+可以形成不同種類的鐵氧化物，在一定條件下，這些不同種類的鐵氧化物之間也可以相互轉化，其中溫度、酸堿度和氧化還原電位是主要影響因素。不同種類的鐵氧化物都有其各自的顏色，環境條件的改變可以促使這些鐵質礦物發生轉變從而導致顏色的差異。此外，礦物的顆粒大小也會對顏色產生一定影響，一般顏色會隨著粒度減小而加深。其他陰陽離子和有機質等物質的存在可以延緩或加快鐵氧化物的形成和轉變的速率[24]。目前已有研究通過野外觀察在圍巖中找到了致色礦物中鐵質來源（如黑云母、黃鐵礦），但對玉石形成過程中的氧化還原電位和酸堿度等環境因素有指示意義的礦物組合研究較少，未來可以在此方面加強研究，完善成色機理理論。

3" 研究結果與未來展望

3.1" 研究結果

回顧和總結以往資料，發現目前關于顯晶質石英質玉石的致色元素、致色礦物及成色機理的研究已取得部分共識。黃色-紅色顯晶質石英質玉石主要由賦存于石英顆粒之間及裂隙間的赤鐵礦和針鐵礦產生，屬外來雜質致色。綠色顯晶質石英質玉石則是由石英質玉石中副礦物致色，主要為鉻絹云母、綠泥石和綠簾石，綠簾石是屬于近年發現的新致色礦物類型。黑色顯晶質石英質玉石主要是由石英基底中分布的鱗片狀赤鐵礦致色和石墨致色。

成色機理分為外源成因、內源成因、離子內部的電子躍遷3種機制。外源成因是通過外來含Fe溶液浸潤染色，內源成因則為石英脈或玉石內部含有的Fe2+經長期氧化形成Fe3+，離子躍遷致色則是電子由基態到激發態的能級躍遷所致。黃色-紅色顯晶質石英質玉石致色礦物主要集中在赤鐵礦、針鐵礦、纖鐵礦及混合物褐鐵礦，玉石顏色既可以由某種鐵氧化礦物產生，也能多種致色礦物共同作用形成過渡色。顯晶質石英質玉石中水的存在形式為吸附水，吸附水的逸出量與溫度成正比，褪色程度也呈正比，并且玉石結構越疏松，越易失水，褪色也更明顯。黏土礦物對致色礦物的富集作用，現階段只有云南黃龍玉與麻城石英質玉石中發現高嶺石與赤鐵礦或針鐵礦共生，其富集機制還需進一步的研究。

3.2" 進一步的研究工作及未來展望

前人利用礦物學、地球化學及光譜學等手段確定黃色-紅色、綠色及黑色石英質玉石中致色礦物種屬。但是不同顯晶質石英質形成于不同的成礦背景下，反映到成色機理顯然還是有所區別，因此還需要后期更加系統的研究工作，可以分別從以下方面展開。

1）對于石英顆粒間致色礦物的研究，由于含量低且形態小，且受制于測試條件和各種測試手段的局限性，早期關于致色礦物的種屬一直處于推測階段。近年來，由于測試條件的改善，運用電子探針、拉曼光譜等手段已經可以確定礦物種屬。建議將測試與野外工作相結合，對比成礦環境條件與致色礦物之間的聯系。同時，對于國外的其他寶玉石顏色成因的研究方法進行借鑒，對于國內顯晶質石英質玉石的研究進行可行性探索。

2）根據現有的研究，顏色成因機制分為3類。現在大多數石英質玉石的致色成因為外來機械混入物致色，其中離子電子躍遷的存在形式比較少，可繼續完善此種致色機制，補充顏色成因的理論，為成色機理研究提供更多基礎資料。

3）顯晶質石英質玉石中水的研究還需要繼續探索，也許水的種類不僅僅是吸附水，可能存在結晶水，理論研究還需更加深入。

4）黏土礦物在大多數石英質玉石中廣泛存在，但是關于黏土礦物對顏色成因影響的研究還相對較少。此外，可利用顏色表征體系（CIE色度系統、孟塞爾表色系統和Gem Dialogue）對不同顏色石英質玉石進行客觀、定量的科學表征，盡量剔除人為因素。

5）現階段顯晶質石英質玉石主要是由于赤鐵礦與針鐵礦致色，且主要產地都各自建立了地方標準。由于石英質玉石產量大，很多石料得不到有效利用。期望未來可以提高玉石利用率，建立一套科學合理又符合市場需求的分級評價方案。

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作者簡介：施春苗（1996-），女，助理工程師。研究方向為區域地質學。