李繼紅，林勁暢，董 鹍，王娟鵑，孟 龑

(1. 云南國土資源職業(yè)學院，云南 昆明 650000； 2. 昆明理工大學，云南 昆明 650000)

石林彩玉是云南石林新發(fā)現(xiàn)的玉石品種。石林彩玉因其絢麗多彩的顏色、質(zhì)地堅硬細膩，行情一直被看好。但是，目前對其相關研究并不全面，有關石林彩玉的大部分文獻都以鑒別鑒賞為主。在其產(chǎn)出環(huán)境、礦物組成、化學成分、顯微結構和顏色成因等方面有待進一步的研究。本文以常規(guī)寶玉石檢測儀器為基本測試方法，結合紅外光譜儀、X射線熒光光譜檢測儀、拉曼光譜儀、X射線粉晶衍射儀等大型儀器重點對云南石林彩玉的寶石學及礦物學特征進行系統(tǒng)研究，分析其顏色成因，為石林彩玉的實際檢測、與相似玉石的區(qū)分進一步研究提供了系統(tǒng)的基礎資料。

1 石林彩玉地質(zhì)背景概況

石林彩玉產(chǎn)自云南昆明石林彝族自治縣，石林彩玉從最北邊石林縣的小密枝村到最南邊的彌勒縣小起飛村，南北直線距離超過57 km，東西寬約2～3 km范圍內(nèi)很多彩玉礦點分布，大致成南北向或近南北向分布。石林彩玉屬古河床沖積砂礦，成礦區(qū)為第三紀。礦區(qū)出露有下二迭棲霞、茅口灰?guī)r和上迭紀峨眉山玄武巖及第三紀礫巖和泥沙巖。玄武巖為原生礦產(chǎn)出部位，第三紀礫石層為含礦層。野外地質(zhì)調(diào)查表明，石林彩玉主要產(chǎn)出礦床如下：

1)第三紀固結礫石型彩玉礦床

礦區(qū)出露有下二迭紀棲霞、茅口灰?guī)r和上二迭紀峨眉山玄武巖及第三紀礫巖和泥沙巖。玄武巖為原生礦產(chǎn)出部分，第三紀礫石層為含礦層。

2)殘坡積型彩玉礦床

主要分布在石林縣大可鄉(xiāng)波羅黑—上龍?zhí)丁f地基一帶及彌勒縣窩拖寨—小起飛一帶，呈面型分布為二迭紀峨眉山氣孔狀、玄武巖風化后所形成。玄武巖大部分風化為紅色土壤覆蓋在下二迭系茅口組上，含彩玉風化玄武巖厚度2～5 m，經(jīng)濟價值較低。彌勒縣窩拖寨—小起飛—大起飛一帶，為二迭紀峨眉山玄武巖風化搬運后形成的玄武巖礫石層。此地所產(chǎn)彩玉質(zhì)地色彩均為石林彩玉中質(zhì)量比較好的，但無局部富積。

3) 第四紀河流沖積礫石型彩玉礦床

主要分布在南小村—小河新村—大矣馬伴村，沿大可河呈線性分布，實際距離超過15 km。在小河新村西南及西北均見到出露的地質(zhì)剖面，頂部為浮土，下部為含彩玉礫石層，礫石呈渾圓狀、次棱角狀，成分為玄武巖、砂巖、碧玉，為泥質(zhì)膠結，下部為第三系砂巖。

野外研究調(diào)查得出石林彩玉主要礦床類型為第三紀殘坡積型和第四紀河流沖積礫石型彩玉礦床。測試樣品采自這兩種礦床，多為黃褐色—紅色，內(nèi)部裂綹不明顯，其玉質(zhì)細密，質(zhì)量參差不齊，優(yōu)劣都有。

2 研究方法

本次研究測試儀器、測試條件見表1。其中，石林彩玉的薄片磨制和X射線衍射是在云南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局中心實驗室完成。紅外光譜和拉曼光譜測試在昆明理工大學分析測試中心完成。其余測試在云南國土資源職業(yè)學院寶玉石鑒定實訓室完成。

3 結果與討論

3.1 “石林彩玉”的寶石學特征

3.1.1 樣品描述

筆者所選的6塊原石樣品采自礦區(qū)分別標注為YS1-6號(見圖1)；16塊成品標本(見圖2)由云南鳳云商貿(mào)有限公司提供，分別標注為slcy1-16號。為了進一步說明“石林彩玉”樣品的紅外光譜與其礦物結晶度之間的關系, 筆者選取了水晶(見圖1樣品SJ-1)和玉髓(見圖1樣品MN-1) 進行了測試分析。

圖1 原石樣品標本YS1-6號

圖2 成品樣品標本slcy1-16

3.1.2 寶石學性質(zhì)

石林彩玉顏色常為由淺至深的紅色、橙紅色，部分間雜黃色、白色、灰色條帶；致密塊狀，隱晶質(zhì)集合體；油脂光澤至玻璃光澤；不透明至透明；無解理，貝殼狀斷口；密度約為2.55～2.71 g/cm3；折射率為1.53或1.54(點測)；長波、短波紫外光下均無熒光；無特征吸收光譜；放大檢查，質(zhì)地細膩，常見不同色調(diào)和透明度的紅色或黃色、白色、灰色間雜組成的條帶狀、團塊狀、彌散狀的特殊圖紋。

3.2 石林彩玉的成分與結構

3.2.1 顯微結構特征

將原石樣品切片并磨制成薄片，選取3個具典型特征薄片分析(見圖3)，YS1薄片中鐵泥質(zhì)呈隱晶質(zhì)、塵粒狀，極不均勻浸染于玉髓中，總體呈彎曲條帶狀和少數(shù)球粒狀富集(見圖3a、b)，條帶厚度不等，因鐵泥質(zhì)、鐵質(zhì)含量不同而顏色不等(淺黃—紅褐色)，球粒星散分布于淺色帶中。他形粒狀石英不均勻分布于隱晶質(zhì)—纖維狀瑪瑙粒間。YS2薄片中可見鐵泥質(zhì)因含鐵量不同而呈黃褐色、紅褐色，黃褐色者呈彌散狀—均勻浸染于少部分玉髓中，均勻浸染總體呈球?；颦h(huán)繞球粒富集；紅褐色者浸染于少數(shù)纖維狀玉髓中，并沿束狀—放射狀玉髓間呈不連續(xù)充填。不透明礦物與少部分玉髓聚集呈不規(guī)則斑塊—球粒，其中玉髓表面相對干凈、并呈次圓—圓富集，邊緣由不透明礦物充填(見圖3c、d)。球粒其邊緣普遍由鐵泥質(zhì)均勻浸染的玉髓環(huán)繞。鐵質(zhì)—鐵泥質(zhì)礦物成分含量約5%～8%。他形粒狀石英(含量少)不均勻分布于隱晶質(zhì)—纖維狀玉髓粒間。YS5薄片玉髓表面普遍被鐵泥質(zhì)浸染；少部分未被浸染者呈束狀—放射狀產(chǎn)出，局部呈皮殼狀，主要分布于樹葉—樹枝狀玉髓間及局部微裂隙中(見圖3e、f)。

圖3 石林彩玉偏光顯微鏡下照片

測試結果顯示，石林彩玉主要礦物成分是玉髓，鐵泥質(zhì)因含鐵量不同而呈黃褐色、紅褐色，導致石林彩玉出現(xiàn)紅色、黃色，并且因含鐵量不同而顏色深淺不同。他形粒狀石英(含量少)不均勻分布于隱晶質(zhì)—纖維狀玉髓粒間。

3.2.2 石林彩玉X射線熒光光譜測試

利用X射線熒光光譜儀初步對研究樣品的紅色區(qū)域、黃色區(qū)域、無色—白色區(qū)域進行化學成分分析。測試結果如圖4。

圖4 石林彩玉樣品的X射線熒光光譜

測試結果表明，石林彩玉的主要礦物組成為SiO2，其次含有的Fe元素。通過比較不同類型，可以看出石林彩玉的紅色、黃色與Fe有關。測試結果中還有少量的Mn，Mn最強吸收位于紫區(qū)并可延伸到紫區(qū)外，部分藍區(qū)有吸收，致色寶石主要呈現(xiàn)粉紅或橙紅色[1]。因此可以判斷，石林彩玉帶有不同的紅色調(diào)與Mn有關。另外，石林彩玉中還含有微量的Cu、K、Ca、 Ti、Mn、Ba 等元素。無色、白色、紅白混雜、褐白色混雜、紅褐色樣品中均含有Ti元素，Ti的氧化物存在形式為TiO2，是白色粉末，因此推斷石林彩玉白色部分與Ti有關。

3.3 石林彩玉紅外光譜測試

利用顯微紅外光譜儀對研究樣品的不同顏色區(qū)域進行顯微紅外光譜反射法測試，并對所有測試圖譜進行K-K變換予以校正。樣品slcy1、slcy5、slcy7、slcy11、xlcy12、slcy13進行測試結果分析。測試結果如圖5所示。

圖5 石林彩玉樣品的紅外光譜

結果表明：由Si-O非對稱伸縮振動致特征的紅外反射譜峰位于1 185，1 107 cm-1處強而寬的吸收帶, 由Si-O-Si對稱伸縮振動致一對特征的分裂譜帶位于797，681 cm-1處 。在700～400 cm-1范圍內(nèi), 由Si-O彎曲振動引起的474 cm-1處的較強譜帶和542 cm-1處的弱譜帶，證實了“石林彩玉”樣品為石英質(zhì)玉石。

選取了水晶(樣品SJ-1)和玉髓(樣品MN-1)(見圖2) 進行了紅外光譜測試對比。顯晶質(zhì)水晶在801，778 cm-1處分裂明顯，隱晶質(zhì)玉髓該處呈弱分裂，多數(shù)情況僅一個肩峰吸收[2]。石林彩玉slcy7、slcy11、slcy12、slcy13與玉髓的紅外圖譜更為接近?！笆植视瘛睒悠穝lcy1、slcy5和水晶(SJ-1)的結晶程度接近。結合測試結果分析，石林彩玉是石英質(zhì)玉，并且結晶程度大多數(shù)是由隱晶質(zhì)的玉髓組成，少量部分由顯晶質(zhì)石英組成。

3.4 激光拉曼光譜

測試結果表明，石林彩玉淺色區(qū)域的拉曼光譜基本一致(見圖6)。如slcy1樣品白色部位，129, 209, 265, 393, 456 cm-1等拉曼峰的組合反映出被測試區(qū)域為石英。而slcy14標本黃色條帶部位和slcy15紅色部分顆粒的拉曼峰主要的拉曼峰包括225, 247, 293, 413, 498, 612 cm-1, 這些峰值與典型的赤鐵礦標樣譜圖一致[3]，說明石林彩玉中的黃色、紅色顆粒主要為赤鐵礦晶體。slcy7標本測紅褐色部位顆粒的拉曼峰，主要的拉曼峰包括296, 400, 680, 1 160, 1 314 cm-1, 這些峰值與典型的六方纖鐵礦標樣譜圖一致[4]，說明石林彩玉中的紅褐色顆粒主要為纖鐵礦晶體。slcy5測的綠色部分，主要的拉曼峰包括253，387，687 cm-1,與綠泥石的拉曼圖譜一致[5]，為綠泥石。slcy8號標本紅色部位，有386 cm-1的吸收峰，是針鐵礦的特征拉曼譜。圖7測試結果從拉曼光譜上可以明顯看到464 cm-1(a-石英)和501 cm-1(斜硅石)的特征峰[6-8]，從而可以得出石林彩玉中含有斜硅石。

圖6 石林彩玉樣品的拉曼光譜圖

3.5 X射線粉晶衍射分析

測試條件及樣品選取YS1、YS4、YS5、YS6樣品。對樣品中顏色較深的部位進行破碎，然后在瑪瑙研缽中研磨成0.075 mm(200目)以下的粉末。

圖7 YS1、YS4、YS5、YS6 X射線粉晶衍射圖

4 結 論

1)石林彩玉主要產(chǎn)于云南石林縣大可鄉(xiāng)，目前所發(fā)現(xiàn)和開采的石林彩玉均為殘、坡積和沖積砂礦和礫巖砂礦。其原生成因與早二疊世晚期玄武巖巖漿噴發(fā)有關。石林彩玉為隱晶質(zhì)集合體；密度約為2.55～2.71 g/cm3；折射率為1.53或1.54(點測)；長波、短波紫外光下均無熒光；無特征吸收光譜。常見不同色調(diào)和透明度的條帶狀、團塊狀、彌散狀的特殊圖紋。

2) 對比分析了石林彩玉和水晶、瑪瑙的紅外光譜特征，結合偏光顯微鏡下薄片觀察和X射線衍射分析，石林彩玉是石英質(zhì)玉，并且結晶程度大多數(shù)是由隱晶質(zhì)的玉髓組成，部分可見少量顯晶質(zhì)石英顆粒。石林彩玉的紅外光譜特征可以為石林彩玉的實際檢測、與相似玉石的區(qū)分提供理論依據(jù)。

3)石林彩玉X射線熒光光譜測試結果表明昭通南紅中石英的化學成分主要為SiO2，其次含有的Fe、Cu、K、Ca、 Ti、Mn、Ba 等元素。結合X射線衍射和拉曼光譜分析表明：石林彩玉的主要組成礦物為石英，含有少量的赤鐵礦、針鐵礦、褐鐵礦、綠泥石、斜硅石等礦物。測試結果表明石林彩玉的紅色、黃色與Fe有關；石林彩玉帶有不同的紅色調(diào)與Mn有關。Ti的氧化物存在形式為TiO2，是白色粉末，因此推斷石林彩玉白色部分與Ti有關。