王 軼，常 娜，劉亞非，趙慧博，劉 三

(中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心，陜西 西安710054)

近年來(lái)在陜西、吉林、青海、貴州等地區(qū)相繼發(fā)現(xiàn)了一類紅色含辰砂礦物的巖石，因其顏色艷麗，品種稀有，曾在市場(chǎng)上一度被熱捧為“雞血石”，又稱之為朱砂玉。1981年吉林省敦化市發(fā)現(xiàn)含有辰砂的硅質(zhì)巖，質(zhì)地致密不透明，整體顯鮮紅色，經(jīng)X射線能譜分析得出此紅色巖石的“地”為石英質(zhì)礦物，“血”為汞的硫化物礦物。青海省海西州、海南州發(fā)現(xiàn)的朱砂玉產(chǎn)于汞礦中，色凝重，質(zhì)致密，利用光譜儀等大型儀器確定了其主要成分為石英[1-4]。貴州地區(qū)的朱砂玉為含辰砂的石英方解石巖，遇稀鹽酸起泡，外觀呈黑色和白色斑駁狀。我國(guó)各地區(qū)的紅色朱砂玉在外觀上與雞血石具有較高的相似度，且由于相關(guān)研究資料較少，研究工作單一，研究深度尚欠缺，使得消費(fèi)者一直誤認(rèn)為含紅色辰砂的巖石都是雞血石。

產(chǎn)于陜西旬陽(yáng)的朱砂玉在市場(chǎng)上日益?zhèn)涫荜P(guān)注，但研究尚屬空白。本文在陜西省旬陽(yáng)縣公館—青銅溝一帶采集了具有代表性的樣品，運(yùn)用常規(guī)寶石常數(shù)測(cè)定手段(偏光顯微鏡)、X射線粉晶衍射、激光拉曼光譜、電子探針等多種現(xiàn)代儀器分析技術(shù)，對(duì)旬陽(yáng)地區(qū)朱砂玉的礦物成分、礦物學(xué)特征進(jìn)行研究，并對(duì)其巖石的成礦模式作一探討，同時(shí)根據(jù)礦床成因以及礦物成分特征為區(qū)分朱砂玉和雞血石提供科學(xué)可靠的鑒定依據(jù)。

1 礦區(qū)地質(zhì)背景

陜西旬陽(yáng)朱砂玉的主要產(chǎn)地為旬陽(yáng)東北部小河鎮(zhèn)公館與紅軍鎮(zhèn)之間的青銅溝一帶，出露地層含礦巖系主要有震旦系、寒武系、奧陶系、志留系、泥盆系，其中泥盆系在該地區(qū)發(fā)育較全、分布較廣。地層主要由濱海-海相沉積的碎屑巖及碳酸鹽巖組成，其中含礦巖系賦存于下泥盆統(tǒng)公館組白云巖中,受羅家溝-柳樹(shù)溝斷裂制約，礦化充填在斷裂上、下盤的次級(jí)裂隙及層間裂隙里。礦體主要呈連續(xù)或斷續(xù)的脈狀、透鏡狀、豆莢狀等形態(tài)產(chǎn)出，其中主礦體長(zhǎng)19.86～400 m，厚0.29～6.58 m。近礦圍巖蝕變有硅化、碳酸鹽化及重晶石化，成礦類型屬低溫條件下地下水、熱液，后期沉積-強(qiáng)烈改造型礦床，成礦期為印支-燕山期[5-8]。

2 樣品描述

在陜西旬陽(yáng)地區(qū)采集的朱砂玉樣品，石質(zhì)結(jié)構(gòu)致密、堅(jiān)硬，呈不透明-微透明，弱玻璃光澤。白色和黑色的基底常呈斑駁狀，紅色的礦物以鮮紅塊體為主，呈條帶狀、網(wǎng)狀、脈狀、點(diǎn)狀分布。紅色礦物含量高的部分，呈亞金剛光澤，密度也較高，采用靜水稱重法測(cè)得相對(duì)密度約2.96；紅色礦物含量低的部分，呈暗淡的玻璃光澤，相對(duì)密度隨之降低，約2.67，其中基底的摩氏硬度為6～7，局部為3～4。

3 礦物組成特征

3.1 偏光顯微觀察

選取特征的樣品(編號(hào)：xy-1、xy-2、xy-3、xy-4，見(jiàn)圖1)將其磨成薄片，通過(guò)偏光顯微鏡觀察得出，旬陽(yáng)朱砂玉中紅色礦物初步判斷為辰砂。作為主要成分的辰砂一般呈鮮紅色、朱紅色、暗紅色，強(qiáng)金剛光澤，他形-半自形粒狀；少部分辰砂具有短柱狀、呈細(xì)短柱狀的晶形，顆粒長(zhǎng)軸約0.03 ～ 0.05 mm，具明顯的非均質(zhì)性，其生成具多期性；分布形式有星點(diǎn)狀(圖2a)、網(wǎng)脈狀(圖2b)、浸染狀，大多沿裂隙分布，以充填作用為主，也有少量的交代作用。

圖1 旬陽(yáng)朱砂玉樣品

基質(zhì)礦物陸源碎屑主要由石英砂屑組成，顆粒大小不等，由于發(fā)生硅化作用，部分石英重結(jié)晶長(zhǎng)大呈較大的晶體，石英的邊緣由于重結(jié)晶作用變?yōu)殇忼X狀(圖2c)，硅化后的粒徑最大能達(dá) 2.5 mm×2.8 mm。朱砂玉的主要結(jié)構(gòu)為碎屑結(jié)構(gòu)、粒狀變晶結(jié)構(gòu)和穿插交代結(jié)構(gòu)。

圖2 旬陽(yáng)朱砂玉中辰砂和石英顆粒的不同形態(tài)分布

綜上所述，旬陽(yáng)朱砂玉中“地”主要以石英為主，“血”為辰砂，結(jié)構(gòu)以碎屑結(jié)構(gòu)、粒狀變晶結(jié)構(gòu)和穿插交代結(jié)構(gòu)為主。而雞血石中“地”的成分主要為地開(kāi)石或高嶺石或地開(kāi)石與高嶺石的過(guò)渡礦物組成；“血”的主要成分為辰砂，辰砂呈浸染狀分布；結(jié)構(gòu)主要呈顯微隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、顯微粒狀結(jié)構(gòu)、顯微鱗片狀結(jié)構(gòu)和纖維鱗片狀結(jié)構(gòu)?？梢?jiàn)，陜西旬陽(yáng)朱砂玉與浙江昌化、內(nèi)蒙古巴林雞血石從礦物成分和礦物結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)具有很大的差別[9-11]。

3.2 X射線粉晶衍射成分分析

為驗(yàn)證偏光顯微鏡下的觀察結(jié)果并確定旬陽(yáng)朱砂玉的礦物成分，本文利用日本理學(xué)D/max-2500型X射線粉晶衍射儀對(duì)4個(gè)朱砂玉樣品(xy-1、xy-2、xy-3、xy-4)進(jìn)行測(cè)試和表征，所采用的實(shí)驗(yàn)條件為銅靶，電壓40 kV，電流200 mA，掃描速度10°/min，掃描范圍(2θ)在5°～60°之間，石墨單色器濾波，發(fā)射狹縫(DS)為1°，防散射狹縫(SS)為1°，接收狹縫(RS)為0.15 mm，步長(zhǎng)為0.02°/步(測(cè)試人：候弘)。

通過(guò)測(cè)試樣品(xy-1)的衍射圖譜(圖3)可以觀察到，辰砂和石英的特征譜線峰值較高，并伴隨峰值較低的白云石和方解石等雜質(zhì)的譜線存在，分析表明該樣品中“血”為辰砂，“地”主要由石英組成，含少量的白云石和方解石等礦物[12-16]。樣品xy-2、xy-3、xy-4的測(cè)試結(jié)果與樣品xy-1一致。

圖3 旬陽(yáng)朱砂玉的X射線粉晶衍射圖譜

3.3 拉曼光譜特征分析

在特征樣品(xy-4)中肉眼可以觀察到少量的呈黃色、具金屬光澤的礦物，由于其含量較少，無(wú)法從X射線粉晶衍射儀的測(cè)試中獲取信息。因此，利用英國(guó)Renishaw inVia型拉曼光譜儀對(duì)這批朱砂玉樣品的拉曼譜學(xué)特征在室溫條件下進(jìn)行測(cè)試和表征，采用的激光器類型為Nd:YAG激光器，發(fā)射波長(zhǎng)514.5 nm，最大輸出功率50 mW，出入射狹縫20 μm，儀器分辨率1 cm-1，測(cè)定功率20 mW，掃描速度為10 s/3次疊加，測(cè)試范圍為100～1500 cm-1，光柵刻線數(shù)為1800線/mm(測(cè)試人：王志海)。

拉曼光譜圖譜(圖4)顯示，該礦物在350、386、562 cm-1處有明顯的拉曼散射峰，與黃鐵礦的標(biāo)準(zhǔn)拉曼圖譜一致，故可確定該礦物為黃鐵礦[17]，表明旬陽(yáng)朱砂玉的礦物成分中還包括少量的黃鐵礦。

圖4 旬陽(yáng)朱砂玉中黃鐵礦的拉曼光譜圖譜

3.4 電子探針成分分析

為進(jìn)一步驗(yàn)證偏光顯微鏡鏡下觀察結(jié)果及X射線衍射的測(cè)試結(jié)果，并探討紅色部分顏色深淺變化的關(guān)系，本文利用日本電子8230型電子探針對(duì)樣品(xy-1)的成分進(jìn)行定量分析和表征。所采用的加速電壓為15 kV(硅酸鹽)和20 kV(硫化物)；束流1×10-8A，束斑直徑1 μm；檢出角40°；校正：ZAF；標(biāo)準(zhǔn)樣品：中國(guó)GSB、美國(guó)SPI、日本標(biāo)準(zhǔn)樣品。測(cè)試結(jié)果取其平均值。

對(duì)旬陽(yáng)朱砂玉樣品基質(zhì)進(jìn)行成分定量分析，電子探針測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。從表1各成分?jǐn)?shù)據(jù)可以看出，旬陽(yáng)朱砂玉(xy-1)的基質(zhì)主要由石英、重晶石、白云石、方解石組成。分析表明在辰砂(HgS)中，Hg元素可能被Fe、Ag、Co、Ni、Cu、Zn、Cd等元素類質(zhì)同象置換，S元素可能被As、Se、Sb、Te等元素類質(zhì)同象置換，從而導(dǎo)致辰砂的顏色有深淺的變化。因此，本文同時(shí)對(duì)其中不同紅色調(diào)的辰砂進(jìn)行電子探針定量分析，以驗(yàn)證“血”色與辰砂的化學(xué)成分之間是否存在一定的關(guān)系。從表2的測(cè)試結(jié)果可以看出，辰砂中Fe元素的含量越高，辰砂的顏色越深。

表1 旬陽(yáng)朱砂玉基質(zhì)電子探針定量結(jié)果

表2 旬陽(yáng)朱砂玉中辰砂電子探針定量結(jié)果

4 成礦模式探討

旬陽(yáng)朱砂玉所賦地層為下泥盆紀(jì)地層，巖石屬性為白云巖，其次為灰質(zhì)白云巖。后經(jīng)多期構(gòu)造作用發(fā)生硅化、碳酸鹽化、重晶石化。礦體多產(chǎn)于斷裂蝕變帶內(nèi)，說(shuō)明礦體的形成過(guò)程中經(jīng)歷了強(qiáng)烈的構(gòu)造作用。成礦作用以充填作用為主，交代作用較弱。

根據(jù)偏光顯微鏡鏡下特征，本文將成巖階段期次作如下5個(gè)階段的劃分。

第1階段：沉積成巖階段。泥盆紀(jì)時(shí)期，隨同沉積作用，在沉積后成巖的作用下，形成白云巖、灰質(zhì)白云巖。白云石顆粒大小為0.02～0.2 mm，屬于微晶細(xì)晶級(jí)，晶形較好，通常呈菱面體狀，巖石可命名為微晶細(xì)晶白云巖(圖5a)。

第2階段：硅化作用發(fā)生，并伴隨著構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生斷裂。巖石發(fā)生較強(qiáng)的硅化作用，產(chǎn)生以石英為主的巖石，硅化石英顆粒較大，呈長(zhǎng)柱狀，可見(jiàn)白云巖原巖的殘留。伴隨著構(gòu)造作用的發(fā)生，產(chǎn)生破碎，巖石被壓碎成顆粒大小不等的碎斑與碎基，石英變形紋發(fā)育(圖5b)，構(gòu)造作用明顯；原巖中的白云石同時(shí)也產(chǎn)生破碎，形成大小不等的顆粒(圖5c)。

第3階段：辰砂主要形成階段。在構(gòu)造作用與熱水溶液的作用下，辰砂于巖石中富集沉淀。通過(guò)觀察辰砂在礦石中的賦存狀態(tài)，主要呈浸染狀、脈狀、星點(diǎn)狀分布，大多沿構(gòu)造裂隙(即碎基顆粒間)分布，以充填作用為主，交代作用為次。少部分辰砂具有短柱狀，顆粒長(zhǎng)軸約為0.03～0.05 mm，還有部分與硅化石英呈疊壓打破關(guān)系(圖5d)。

第4階段：重晶石化，少量辰砂形成(局部發(fā)生)。在經(jīng)過(guò)構(gòu)造破碎的石英基體上發(fā)生重晶石化，沿著構(gòu)造裂隙發(fā)育重晶石脈(圖5e)，可見(jiàn)辰砂圍繞重晶石粒間分布。

第5階段：碳酸鹽化，于最后期發(fā)生，形成粗大的方解石脈，有的穿插石英晶體(圖5f)。此階段幾乎無(wú)礦化。

通過(guò)偏光顯微鏡下礦物的結(jié)構(gòu)關(guān)系并結(jié)合地質(zhì)資料得出結(jié)論，旬陽(yáng)朱砂玉礦床屬于沉積-熱液-強(qiáng)烈改造型礦床。而昌化和巴林雞血石均產(chǎn)于中生代交代蝕變酸性火山巖的次級(jí)斷裂小構(gòu)造中[9]，所以旬陽(yáng)朱砂玉和雞血石的礦床成因有明顯的差別。

圖5 不同成礦階段的巖石特征

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)采用偏光顯微鏡、X射線粉晶衍射、激光拉曼光譜、電子探針等測(cè)試手段的配合使用，對(duì)陜西旬陽(yáng)朱砂玉的礦物組成進(jìn)行了詳細(xì)研究。研究結(jié)果表明，旬陽(yáng)朱砂玉的礦物成分主要以石英和辰砂為主，與吉林、貴州、青海等地紅色巖石的主要礦物成分相同。旬陽(yáng)朱砂玉還含有少量的方解石、白云石、重晶石、黃鐵礦等，其中主要成分辰砂的顏色隨鐵含量的增加而逐漸加深；主要結(jié)構(gòu)為粒狀碎屑結(jié)構(gòu)、變晶結(jié)構(gòu)和穿插交代結(jié)構(gòu)；礦石硬度較高，摩氏硬度6～7，局部3～4，相對(duì)密度為2.67～2.96。根據(jù)對(duì)其礦物成分以及礦床成因的研究分析，本文初步認(rèn)為旬陽(yáng)朱砂玉礦床屬于沉積-熱液-強(qiáng)烈改造型礦床。

通過(guò)研究分析得出，陜西旬陽(yáng)地區(qū)的朱砂玉與浙江昌化、內(nèi)蒙古巴林地區(qū)的雞血石的相似之處在于礦物的主要成分中都有辰砂，致使外觀、品質(zhì)上具有一定的相似性，但具體礦床成因以及礦物成分卻有著不同之處。陜西旬陽(yáng)地區(qū)的朱砂玉是否能列入雞血石一類[18]，需要礦物學(xué)家以及寶石學(xué)家的共同探討，不能盲目追從商業(yè)利益而混淆其品質(zhì)地位。

6 參考文獻(xiàn)

[1] 聞景龍，張林.吉林敦化雞血玉特征及找礦遠(yuǎn)景[J].長(zhǎng)春工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，9(2)：53-55.

[2] 李平，馬偉幸.幾種含辰砂巖石與雞血石的鑒別[J].寶石和寶石學(xué)雜志，2008，10(2)：59-60.

[3] 李琳清，楊曉文，賈曉川.青海朱砂玉的基本特征及開(kāi)發(fā)前景[J].青海國(guó)土經(jīng)略，2009(5)：39-40.

[4] 王平.巧辨真假雞血石[J].科學(xué)大觀園，2002(12)：58.

[5] 朱俊亭編著.秦嶺大巴山地區(qū)礦產(chǎn)資源和成礦規(guī)律[M].西安：西安地圖出版社，1992：1-189.

[6] 彭大明.旬陽(yáng)銻汞礦田成礦探討[J].有色金屬礦產(chǎn)和勘查，1998，7(5)：289-293.

[7] 丁抗.陜西公館地區(qū)汞銻礦床地球化學(xué)研究[D].貴陽(yáng)：中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所，1986：1-126.

[8] 張穎，陳衍景，祁進(jìn)平，冷成彪，趙成海.陜西旬陽(yáng)公館—青銅溝汞銻礦床地球化學(xué)研究[J].礦物學(xué)報(bào)，2010(1):98-106.

[9] 張蓓莉編著.系統(tǒng)寶石學(xué)[M].北京：地質(zhì)出版社，2006：439-451.

[10] 張守亮，崔文元.巴林雞血石的寶石礦物學(xué)研究[J].寶石和寶石學(xué)雜志，2002，4(3)：26-30.

[11] 李平，周越剛.昌化雞血石常見(jiàn)地子的成分與巖性研究[J].上海地質(zhì)，2007，28(3)：59-62.

[12] 陳克樵，魏家秀.雞血石與新血石原料——朱砂玉的研究[J].礦床地質(zhì)，1996，15(增刊)：105-108.

[13] 廖宗廷，周征宇，騰英.昌化雞血石“地”的礦物成分及其對(duì)質(zhì)量的影響[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，32(7)：897-900.

[14] 遲廣成，王娜，吳桐.X射線粉晶衍射儀鑒別雞血石[J].巖礦測(cè)試，2010，29(1)：71-73.

[15] 吳彬，馮安生.X射線衍射法在雞血石鑒定中的應(yīng)用[J].礦產(chǎn)保護(hù)與利用，2009(6)：56-58.

[16] Jenkins R. Advances in X-ray Analysis[M].New York：Plenum Press，1980：279-280.

[17] 劉衛(wèi)東.利用拉曼光譜鑒別雞血石及其仿制品[J].寶石和寶石學(xué)雜志，2003，5(3)：24-25.

[18] 王時(shí)麒，范桂珍.田黃和雞血石名稱不可泛化和濫用[J].寶石和寶石學(xué)雜志，2010，12(2)：46-49.