王亞軍,周燕萍,石斌,袁心強(qiáng)

(中國(guó)地質(zhì)大學(xué)珠寶學(xué)院,湖北武漢430074)

河南淅川木變石寶石學(xué)研究(上)①

王亞軍,周燕萍,石斌,袁心強(qiáng)

(中國(guó)地質(zhì)大學(xué)珠寶學(xué)院,湖北武漢430074)

以中國(guó)河南淅川木變石為對(duì)象,利用現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)對(duì)其寶石學(xué)特征進(jìn)行研究。首先對(duì)其進(jìn)行常規(guī)測(cè)試,礦片鏡下分析得出樣品里面主要的礦物成分是石英和鈉閃石;通過(guò)X射線粉末衍射得出灰藍(lán)色樣品的主要成分是石英、方解石、白云石和重晶石,黃色樣品的主要成分是石英、鈉閃石和鐵白云石;拉曼光譜測(cè)試結(jié)果顯示灰藍(lán)色樣品因?yàn)槠渚哂酗@著的466 cm-1特征拉曼峰所以可以判斷其屬于二氧化硅類,褐黃色樣品的拉曼譜峰,因?yàn)槠渚哂酗@著的467 cm-1特征拉曼峰所以可以判斷其屬于二氧化硅類即石英[4],其中1089 cm-1代表了閃石類礦物的Si-O伸縮振動(dòng),所以黃色基底部分主要的物質(zhì)應(yīng)是二氧化硅,此外還有閃石類礦物紅外吸收光譜顯示樣品具有相同的反射譜峰1158 cm-1、816 cm-1、704 cm-1、565 cm-1和520 cm-1,結(jié)果顯示這些譜峰均屬石英,表明樣品主要是由石英組成;通過(guò)激光誘導(dǎo)離解光譜分析出樣品的主要元素是Si、Na、Mg、Ca等,次要元素是Be、Cu、Ag、Pd、Ca、Al、Pb等,而致色元素則是Fe。

木變石;寶石學(xué)性質(zhì);震動(dòng)光譜

石英是自然界最常見的造巖礦物之一。雖然現(xiàn)在對(duì)石英族的研究已經(jīng)相當(dāng)透徹,但是對(duì)于石英族里的木變石的研究卻比較少。木變石亦名虎睛石、鷹睛石、麟睛石等,由二氧化硅(SiO2)交代作用而成,它是石棉和青石棉的硅化產(chǎn)物,常發(fā)生在硅化的石棉礦床中[1],由于其質(zhì)地堅(jiān)韌色澤特異,因而早就成為世人喜愛的一類玉石。它屬于一種中底檔寶石,在我國(guó)作為一種寶石的存在,已經(jīng)擁有了700多年的歷史,在寶玉石市場(chǎng)上占有一定的地位。而在國(guó)外,虎睛石主要產(chǎn)于南非葛利考蘭、德蘭士瓦及澳大利亞、巴西等國(guó)。我國(guó)虎睛石最著名、最主要的產(chǎn)地則是河南省內(nèi)鄉(xiāng)淅川一帶,在陜西省商南東南部、湖北省鄖西等地亦有少量分布[2]。縱觀國(guó)內(nèi)外對(duì)于木變石的研究都僅限于其礦物特征以及礦床的開發(fā)利用,而對(duì)于木變石的寶石學(xué)研究卻不夠詳細(xì),木變石的某些數(shù)據(jù)也不是很具體全面,而且許多寶石類書籍中,對(duì)木變石的介紹亦存在諸多不當(dāng)之處。為了澄清各種問(wèn)題,彌補(bǔ)國(guó)內(nèi)對(duì)木變石寶石學(xué)研究方面的空白,本文選取了具有代表性的淅川木變石樣品對(duì)其進(jìn)行常規(guī)的寶石學(xué)研究,以及運(yùn)用現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)對(duì)其進(jìn)行分析研究,為木變石研究提供科學(xué)依據(jù)。

1 樣品與測(cè)試方法

1.1 樣品外觀特征描述

本文所研究的淅川木變石品分為兩類,一類是1、2號(hào)標(biāo)本,顏色為灰藍(lán)色,另一類則是3、4、5號(hào)標(biāo)本,顏色為褐黃色,如圖1所示。灰藍(lán)色樣品主體顏色為灰藍(lán)色,此外還有少量的褐紅色和白色部分,不透明,絲絹光澤,表面可見纖維狀結(jié)構(gòu);褐黃色樣品主體顏色為褐黃色,此外還有少量的褐紅色部分,不透明,玻璃光澤,部分可見絲絹光澤,亦有部分可見纖維狀結(jié)構(gòu)。

圖1 研究樣品Fig.1 Research samples

1.2 測(cè)試儀器

折射率的測(cè)試采用點(diǎn)測(cè)法在手持式寶石折射儀上完成;相對(duì)密度測(cè)定采用凈水稱重法,測(cè)量采用的儀器是德國(guó)Sartourious BSA223S電子天平,每塊樣品測(cè)試兩次,取其平均值;用鋼針、水晶等對(duì)樣品進(jìn)行壓入刻畫進(jìn)行簡(jiǎn)單的摩氏硬度測(cè)試;礦片鏡下分析在尼康偏光鏡下完成,將樣片磨成0.03mm的礦片,在單偏光和正交偏光鏡下觀察分析。

礦物組成分析采用的德國(guó)Bruker AXS公司生產(chǎn)的型號(hào)為D8-FOCUS的X射線衍射儀,測(cè)試條件為:Cu Kα射線,Ni濾波片,電壓為40k V,電流為40 m A,掃描步長(zhǎng)0.01°,掃描速度每步0.05秒(0.05 sec/step),波長(zhǎng)λ=1.540 598。取適量樣品在瑪瑙研缽中研磨后過(guò)200#篩,置于60℃恒溫箱中烘干,裝入帶有凹槽的玻璃板中刮平壓實(shí)即可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試。

拉曼光譜測(cè)試采用德國(guó)布魯克(Bruker)光譜儀器亞太公司生產(chǎn)的R200L型拉曼光譜儀,激發(fā)光源波長(zhǎng)為532 nm,掃描時(shí)間20 s,疊加2次,采用共聚焦模式,激光束斑直徑為25μm,激光輸出功率為20 m W,為便于圖譜的觀察和對(duì)比,測(cè)試結(jié)果全部進(jìn)行了基線校正。

紅外光譜測(cè)試由美國(guó)賽默飛世爾(ThermoFisher)科技公司生產(chǎn)的Nicolet6700型傅里葉變換紅外光譜儀完成,采用反射法,分辨率為4 cm-1,掃描64次,掃描范圍為400～4000 cm-1。

樣品的化學(xué)成分分析采用中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)珠寶學(xué)院的激光誘導(dǎo)離解光譜儀(LIBS),設(shè)備采用波長(zhǎng)1064nm的Nb:YAG脈沖激光器,脈沖寬度為20 ns,激光重復(fù)頻率為1～20 Hz,能量為1～200 mj (可調(diào))。光譜儀采用4CCD光纖光譜儀(AvaSpec-2048FT-4-DT),內(nèi)置延遲系統(tǒng),光譜分辨率為0.07 nm,響應(yīng)波長(zhǎng)200～760 nm。

2 結(jié)果分析

2.1 常規(guī)的寶石學(xué)測(cè)試

常規(guī)寶石學(xué)測(cè)試結(jié)果顯示,樣品的折射率值為1.539～1.543;相對(duì)密度為2.59～2.65;使用鋼針和水晶等在樣品的表面壓入刻畫,初步估計(jì)其摩式硬度值為7左右。

2.2 樣品礦片的鏡下觀察分析

將灰藍(lán)色樣品的礦片和褐黃色樣品的礦片在單偏光和正交偏光鏡下觀察分析,如圖2所示,在單偏光鏡下視域中全部為無(wú)色透明的礦物,圓形點(diǎn)狀可能為蓋玻片上的小氣泡,通過(guò)下降物臺(tái),可看到貝克線移向礦物,并且邊緣很細(xì),糙面不顯著,判斷為正低突起,以上種種結(jié)合后面的測(cè)試,判斷應(yīng)為石英[3]。如圖3所示,為樣品中無(wú)色透明部分在正交偏光鏡下的特征,視域中全部為同一種礦物顆粒,晶體的形態(tài)呈不規(guī)則粒狀,顆粒大小為0.05mm～0.06mm,最高干涉色為I級(jí)黃白,應(yīng)該為石英[3]。綜合上述可知,樣品中無(wú)色透明部分的成分應(yīng)該主要是石英。

圖4所示,礦物主要為無(wú)色的礦物A和被其交代不完全的礦物B,并保留了B的纖維狀結(jié)構(gòu),纖維礦物長(zhǎng)度大概為0.1mm～0.4mm不等,纖維寬度大約0. 001～0.005mm,通過(guò)下降物臺(tái),可看到貝克線移向礦物A,并且A邊緣很細(xì),糙面不顯著,判斷為正低突起,所以A應(yīng)為石英。通過(guò)下降物臺(tái),可看到貝克線移向礦物B,并且B邊緣粗黑,糙面顯著,判斷為正高突起,結(jié)合后面的測(cè)試分析B,其應(yīng)為鈉閃石[3]。

圖2 薄片單偏光顯微照相圖Fig.2 micrograph of thin section under plane-polarized light

圖3 薄片正交偏光顯微照相Fig.3 micrograph of thin section under orthogonal polarized light

圖4 薄片單偏光顯微照相圖Fig.4 micrograph of thin section under plane-polarized light

圖5所示,礦物主要為石英和交代不完全的鈉閃石,鈉閃石被石英強(qiáng)烈交代,并保留纖維結(jié)構(gòu),纖維不規(guī)則分布,視域中石英多呈放射狀,為纖維結(jié)構(gòu)的界面,礦物纖維直徑大小為0.04mm左右,最高干涉色為I級(jí)黃白。交代不完全的鈉閃石晶體的形態(tài)為纖維狀,礦物長(zhǎng)度大概為0.1mm到0.4mm不等,最高干涉色為I級(jí)灰。

圖5 薄片正交偏光顯微照相Fig.5 micrograph of thin section under orthogonal polarized light

圖6所示,局部石英顆粒較大而周圍后期生長(zhǎng)的顆粒較小,這應(yīng)該跟顆粒生長(zhǎng)的先后順序和空間有關(guān)。礦物顆粒大小為0.3mm～0.4mm和0.002mm～0.001mm,最高干涉色為I級(jí)黃白。

圖6 薄片正交偏光顯微照相Fig.6 micrograph of thin section under orthogonal polarized light

圖7所示,主要礦物為石英和殘余的鈉閃石,局部石英顆粒較大,大部分石英顆粒較小,前者應(yīng)先生長(zhǎng)有足夠的空間所以自行程度較好,后者則由于生長(zhǎng)空間所限,生長(zhǎng)顆粒較小,礦物大小為直徑0.05mm～0.1mm和0.002mm～0.002mm。最高干涉色為I級(jí)黃白,鈉閃石為纖維狀晶形,礦物長(zhǎng)度大概為0.1mm到0.6mm不等,最高干涉色為I級(jí)灰。

圖7 薄片正交偏光顯微照相Fig.7 micrograph of thin section under orthogonal polarized light

2.3 X射線粉末衍射分析

對(duì)淅川木變石樣品的礦物組成進(jìn)行了X射線粉末衍射測(cè)試分析,灰藍(lán)色樣品的衍射圖譜如圖8,對(duì)灰藍(lán)色樣品進(jìn)行物象分析,如表1。褐黃色樣品衍射圖譜如圖9,對(duì)褐黃色樣品進(jìn)行物象分析,如表2。從XRD粉晶衍射結(jié)果可得出:灰藍(lán)色樣品的物相主要是石英和鈉閃石,此外還有少量的鐵白云石;褐黃色樣品的物相主要是石英,此外還有少量的方解石、重晶石和白云石。

圖8 灰藍(lán)色樣品的X射線粉末衍射譜Fig.8 X-ray diffraction pattern of the dusty blue sample

圖9 褐黃色樣品的X射線粉末衍射譜Fig.9 X-ray diffraction pattern of the isabellinus sample

表1 灰藍(lán)色樣品XRD衍射圖譜分析Table 1 the analysis of X-ray diffraction pattern of the dusty blue sample

表2 褐黃色樣品XRD衍射圖譜分析Table 2 the analysis of X-ray diffraction pattern of the isabellinus sample

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Gemological Research of Wood Theyndrite in Xichuan

WANG Ya-jun,Zhou Yan-ping,Shi Bin,Yuan Xin-qiang
(Gemological Institute,China University of Geosciences,Wuhan 430074 China)

In this article,the gemological characteristic of wood theyndrite in Xichuan, Henan provence,China has been studied through modern testing technology.Firstly,the wood theyndrite has been tested by conventional technique.The microscopic analysis of the thin section of ore sample shows that the main mineral compositions are quartz and riebeckite;main compositions of the dusty blue samples are confirmed by X-Ray Powder Diffraction,namely,quartz,calcite,dolomite and barite,and for the yellow sample,the main composition are quartz,riebeckite and ankerite;Raman spectroscopy test shows significant Raman spectrum peak of 466 cm-1characteristic in the dusty blue sample,hence it can be concluded that it belongs to silicon dioxide.The isabellinus sample has significant Raman spectrum peak of 467 cm-1characteristic which indicates it belongs to silicon dioxide,namely quartz.1089 cm-1represents the Si-O stretching vibration of amphibole minerals,so the dominant material of the yellow basal part should be silicon dioxide.Meanwhile,infrared absorption spectrum of amphibole minerals shows that the sample has the same reflection spectrum peak 1158 cm-1、816 cm-1、704 cm-1、565 cm-1and 520 cm-1,result shows that all of these Spectral Peak belongs to quartz which indicates that the dominant composition of the sample is quartz.Laser induced dissociation spectrum shows the major elements are Si,Na,Mg and Ca.The secondary elements are Be,Cu, Ag,Pd,Ca,Al and Pb.The coloring element is Fe.

wood theyndrite;gemological characteristics;vibrational spectra

TS933

A

1673-1433(2014)02-0055-05

2014-06-10

王亞軍(1987-),男,博士研究生在讀,主要從事寶石測(cè)試技術(shù)研究。