保山南紅瑪瑙微觀結(jié)構(gòu)成分特征及其地層歸屬研究

摘" 要：該文通過超景深顯微鏡、偏光顯微鏡及電子探針背散射圖像對保山南紅瑪瑙微觀特征進(jìn)行研究，利用X射線衍射和能譜等手段對其礦物組成與化學(xué)成分進(jìn)行分析，并通過總結(jié)前人地質(zhì)資料對含礦地層歸屬進(jìn)行探討。結(jié)果表明，保山南紅瑪瑙主要礦物組成為石英，副礦物為赤鐵礦及方解石，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，具條帶狀構(gòu)造，其微觀條帶結(jié)構(gòu)反映其具有多期次成礦特征。后期硅質(zhì)巖漿熱液充填于玄武巖氣孔由外向內(nèi)逐層沉淀結(jié)晶或沿巖體裂隙結(jié)晶形成保山南紅瑪瑙。赤鐵礦是南紅瑪瑙的致色礦物，其含量及分布密度與瑪瑙顏色深度及均勻度呈正相關(guān)。該文將保山地塊早二疊世晚期臥牛寺組玄武巖厘定為保山南紅瑪瑙的賦礦層位。

關(guān)鍵詞：保山南紅瑪瑙；微觀結(jié)構(gòu)；成分特征；致色礦物；地層歸屬

中圖分類號：P575" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2025）07-0081-04

云南保山南紅瑪瑙古稱“赤玉”，因其色澤紅艷，質(zhì)地細(xì)膩及特殊的膠質(zhì)感，受到人們的青睞。前人研究主要集中于保山南紅瑪瑙的寶石礦物學(xué)特征、譜學(xué)特征、顏色成因、色度學(xué)、熱處理、染色鑒別及重金屬元素等方面[1-5]，但對其微觀結(jié)構(gòu)、物質(zhì)成分及含礦地層歸屬等方面的研究仍尚不完善。本文選取典型保山南紅瑪瑙為研究對象，通過超景深顯微鏡、偏光顯微鏡及電子探針背散射圖像對其微觀特征進(jìn)行了研究，利用X射線衍射和能譜分析對其礦物組成與化學(xué)成分進(jìn)行分析，并總結(jié)前人地質(zhì)資料對含礦地層進(jìn)行分析，探討了保山南紅瑪瑙的成因、致色機(jī)理與賦礦層位，為云南保山南紅瑪瑙的后續(xù)研究提供了基礎(chǔ)資料。

1" 區(qū)域地質(zhì)特征

西南“三江”造山帶大地構(gòu)造位于亞歐板塊與印度板塊結(jié)合部位的特提斯—喜馬拉雅構(gòu)造域東段[6]。研究區(qū)所在的保山地塊是“三江”造山帶南段的二級構(gòu)造單元，是一個(gè)被其西部高黎貢山—龍陵—瑞麗斷裂與東部崇山—柯街—南汀河斷裂所圍限的南寬北窄的楔形地體，其南部則進(jìn)入緬甸。保山地塊地層發(fā)育齊全，下部為上元古界埃迪卡拉系—寒武系公養(yǎng)河群古老的變質(zhì)基底，上部為古生代—中生代沉積蓋層[7]。礦區(qū)位于保山市隆陽區(qū)楊柳鄉(xiāng)阿東寨瑪瑙山，其中最重要的礦口為西山礦區(qū)的大黑洞與滴水洞[8]，成礦作用主要為巖漿熱液充填，礦床類型為巖漿期后的低溫?zé)嵋耗z體成因礦床[9]。前人認(rèn)為保山南紅瑪瑙主要產(chǎn)于第四系湖相沉積環(huán)境，其賦礦圍巖為玄武巖，南紅瑪瑙作為杏仁體充填于氣孔狀玄武巖中或巖體裂隙之中[10]。

2" 樣品及測試方法

樣品為南紅瑪瑙原石及成品合計(jì)2塊，來源于云南保山珠寶市場，分別編號為BS-1和BS-2（圖1（a）、圖1（b））。樣品折射率為1.53（點(diǎn)測法），相對密度為2.62 g/cm3，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，原石為玻璃-油脂光澤，成品為玻璃光澤，無解理，原石樣品邊緣可見貝殼狀斷口，紫外熒光呈惰性[11]。

樣品常規(guī)寶石學(xué)測試在河北資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院寶玉石鑒定實(shí)驗(yàn)室完成。超景深顯微鏡、偏光顯微鏡、電子探針背散射圖像及能譜分析在長安大學(xué)成礦作用及其動力學(xué)實(shí)驗(yàn)室完成。X射線衍射在成都南達(dá)微構(gòu)質(zhì)檢技術(shù)服務(wù)有限公司完成。超景深顯微鏡型號為VHX-1000，偏光顯微鏡型號為LEICA ICC50 W，電子探針型號為JXA-iHP200F，加速電壓15 kV，束流10 μA，能譜分析為電子探針自帶牛津能譜儀。X射線衍射儀為Rigaku Ultima IV，Cu靶，波長1.54，電壓40 kV，電流40 mA。

3" 結(jié)果

3.1" 超景深顯微鏡觀察

BS-1樣品為原石，顏色為紅色，具典型條帶狀構(gòu)造，可見樣品整體顏色分布不均，是致色礦物含量與分布密度導(dǎo)致其差異，同時(shí)可見條帶顏色比其周圍都深，在條帶上呈現(xiàn)明顯的顏色富集現(xiàn)象（圖1（c）），放大觀察后可在原石表面見到紅色圓粒狀顆粒在條帶構(gòu)造富集現(xiàn)象（圖1（d））。BS-2為桶珠，顏色整體為紅色，具明顯條帶狀構(gòu)造，玻璃光澤，可見明顯的紅色條帶與淡色條帶相互間隔（圖1（e）），放大觀察可見明顯的紅色點(diǎn)狀包裹體，其在紅色條帶中含量更高，分布密度更大（圖1（f）），導(dǎo)致了條帶相互間隔的現(xiàn)象，推測紅色點(diǎn)狀包裹體為鐵質(zhì)氧化物。

3.2" 偏光顯微鏡觀察

單偏光下可見密集的紅色點(diǎn)狀鐵質(zhì)氧化物，其在條帶結(jié)構(gòu)中明顯富集，表明其與巖漿熱液同時(shí)結(jié)晶，也反映了保山南紅瑪瑙成礦的多期次性（圖1（g））。正交偏光下可見樣品主要礦物組成為玉髓，即隱晶質(zhì)石英，其結(jié)構(gòu)為纖維狀集合體，纖維長度為幾十到幾百微米不等。纖維狀集合體可見明顯的定向排列，具平行或放射性排列，波狀消光具有典型的韻律性（圖1（h））。此外，當(dāng)相鄰兩側(cè)的纖維狀集合體相交時(shí)，其相交界線處形成明顯的低角度直線，直線向內(nèi)指示結(jié)晶方向，至最后結(jié)晶為顯晶質(zhì)粒狀石英處尖滅，結(jié)晶粒狀石英即為瑪瑙中心位置。

3.3" X射線衍射分析

樣品BS-2的X射線衍射圖譜如圖2（a）所示，結(jié)果表明，保山南紅瑪瑙主要礦物成分為石英，其特征衍射峰d值為4.248 7、3.339 8、2.455 1 ？魡等。根據(jù)謝樂公式，石英衍射峰3.339 8處的粒度為113.22 nm。依據(jù)最小二乘法計(jì)算，樣品BS-2的晶胞參數(shù)為：a=b=4.912 276 nm，c=5.404 258 nm，α=β=90°，γ=120°，晶胞體積為112.935 9 nm3。此外，樣品中還含有少量的副礦物赤鐵礦與方解石，赤鐵礦d值為2.200 6 ？魡（圖2（b）），方解石d值為3.027 5 ？魡，驗(yàn)證了顯微鏡下紅色細(xì)粒圓球狀的鐵質(zhì)氧化物為赤鐵礦。含方解石也與前人的研究結(jié)果一致[10]，同時(shí)也與保山地塊二疊紀(jì)演變?yōu)闇\海相碳酸鹽巖沉積環(huán)境有關(guān)[7]。

3.4" 背散射圖像及能譜分析

樣品BS-2的背散射圖像及能譜分析數(shù)據(jù)（經(jīng)歸一化處理）如圖3及表1所示。結(jié)果表明，保山南紅瑪瑙的主要成分為SiO2，另含有少量的Mg、Al、K、Fe元素，表明樣品中存在其他的硅酸鹽礦物，如長石及黏土礦物，同時(shí)也反映了其物源的復(fù)雜性。在背散射圖像中原子序數(shù)越大其襯度越亮，點(diǎn)1與點(diǎn)3所示礦物其Fe含量高，結(jié)合鏡下特征及XRD結(jié)果，該礦物為赤鐵礦，半自形-他形赤鐵礦在瑪瑙條帶中以彌散狀分布于微晶石英基底中（圖3（a）—（b））。此外，密集細(xì)小的條帶結(jié)構(gòu)同樣也反映了其多期次成礦的特征（圖3（c））。

4" 討論

4.1" 云南保山南紅瑪瑙成因

保山南紅瑪瑙的圍巖為氣孔杏仁狀玄武巖，其主要作為杏仁體充填于圍巖氣孔中或巖體裂隙中。保山地塊所處“三江”造山帶斷裂構(gòu)造發(fā)育，可作為硅質(zhì)熱液運(yùn)移的通道，礦區(qū)周圍復(fù)雜的地質(zhì)條件也是導(dǎo)致保山料原石多裂的原因[10]。玄武巖中發(fā)育的氣孔構(gòu)造為硅質(zhì)熱液結(jié)晶提供了充足空間。微觀條帶結(jié)構(gòu)反映保山南紅瑪瑙具有多期次成礦特征，其形成過程為：后期硅質(zhì)熱液沿玄武巖裂隙或氣孔滲濾充填，并由外向內(nèi)逐層結(jié)晶，隨著物理化學(xué)條件趨于平衡，逐漸沉淀于玄武巖氣孔或裂隙中，并經(jīng)歷脫水、重結(jié)晶等地質(zhì)作用形成瑪瑙。以上作用反復(fù)進(jìn)行，并在地質(zhì)歷史時(shí)期經(jīng)歷漫長風(fēng)化剝蝕與搬運(yùn)沉積作用，最后沉積于第四系地層。

4.2" 致色機(jī)理

通過微觀結(jié)構(gòu)觀察、XRD及能譜分析，分布于保山南紅瑪瑙中的赤鐵礦是其致色礦物，赤鐵礦含量及分布密度是影響保山南紅瑪瑙的顏色均勻度最重要因素，其顏色深度、均勻度與赤鐵礦含量呈正相關(guān)。

4.3" 賦礦地層歸屬

前人對于保山南紅瑪瑙的賦礦地層研究較少，僅僅是籠統(tǒng)地指出保山地塊在晚石炭世有玄武巖的噴出，且瑪瑙原石經(jīng)風(fēng)化沉積在第四系地層[10]，并未將賦礦層位精確至組級地層單位。保山地塊自寒武紀(jì)末期至古近紀(jì)共發(fā)育六期巖漿活動，但僅在石炭-二疊系出現(xiàn)基性火山巖[7]。前人對保山南紅瑪瑙的圍巖進(jìn)行地球化學(xué)分析，表明其是一套堿性低鈦玄武巖[12]。保山地塊二疊紀(jì)臥牛寺組玄武巖僅分布于保山地區(qū)，且在南紅瑪瑙產(chǎn)地保山市隆陽區(qū)也有分布，為一套典型的大陸裂谷型溢流玄武巖建造[7]，其同樣為一套堿性低鈦玄武巖[13]。保山南紅瑪瑙圍巖地球化學(xué)特征與臥牛寺組玄武巖極為相似，且在空間位置與區(qū)域地質(zhì)上存在密切聯(lián)系，據(jù)此本文將早二疊世晚期臥牛寺組玄武巖厘定為保山南紅瑪瑙的賦礦層位。

5" 結(jié)論

保山南紅瑪瑙主要礦物組成為石英，副礦物為赤鐵礦及方解石，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。樣品微觀特征表明保山南紅瑪瑙具有條帶狀結(jié)構(gòu)，其條帶結(jié)構(gòu)反映其多期次成礦特征。保山南紅瑪瑙成因?yàn)楹笃诠栀|(zhì)巖漿熱液充填于玄武巖氣孔由外向內(nèi)逐層沉淀結(jié)晶或沿巖體裂隙結(jié)晶形成。赤鐵礦是南紅瑪瑙的致色礦物，其含量及分布密度與瑪瑙顏色深度及均勻度呈正相關(guān)。早二疊世晚期臥牛寺組玄武巖為保山南紅瑪瑙的賦礦層位。

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Abstract： In this paper， the microscopic characteristics of Baoshan South Red Agate are studied through super-depth-of-fieldmicroscope， polarizing microscope and electron probe backscatter images. Its mineral composition and chemical composition are analyzed using X-ray diffraction and energy spectroscopy， and the attribution of ore-bearing strata is discussed by summarizing previous geological data. The results show that the main mineral composition of Baoshan South Red Agate is quartz， and the accessory minerals are hematite and calcite. It has an cryptocrystalline structure and a strip structure. Its microscopic strip structure reflects its multi-stage metallogenic characteristics. In the later period， siliceous magma hydrothermal solution filled the basalt pores and precipitated and crystallized layer by layer from the outside to the inside or crystallized along the fractures of the rock mass to form Baoshan South Red Agate. Hematite is a coloring mineral of South Red Agate， and its content and distribution density are positively correlated with the color depth and uniformity of agate. In this paper， the basalt of the Woniusi Formation in the late Early Permian of Baoshan block is determined as the ore-bearing site of the red agate in the south of Baoshan.

第一作者簡介：施春苗（1996-），女，助理工程師。研究方向?yàn)榈V產(chǎn)地質(zhì)。

*通信作者：高雪（1990-），女，碩士，講師。研究方向?yàn)閷毷V物學(xué)及相關(guān)教學(xué)。