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        秦紫玉的致色成因研究

        2019-12-26 01:21:42崔擁軍
        關(guān)鍵詞:原石赤鐵礦綠泥石

        崔擁軍,孫 羽

        (中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心陜西總隊(duì),陜西 西安 710003)

        隨著生活水平的不斷提高,人們對玉石產(chǎn)品的需求愈加旺盛。近年來,我國珠寶市場中石英質(zhì)玉的份額亦不斷擴(kuò)大[1-2]。秦紫玉產(chǎn)地位于陜西省商洛市洛南縣,屬于石英質(zhì)玉石,原石顏色以紫色、綠色為主,部分紫綠搭配,也被稱為“華陽紫玉”、“紫綠瑪瑙”、“洛南瑪瑙石”,經(jīng)過陜西省市場監(jiān)督管理局批準(zhǔn)發(fā)布的陜西省地方標(biāo)準(zhǔn),被正式命名為“秦紫玉”[3]。作為一個(gè)新的玉種,自2014年大量涌入珠寶市場以來,受到玉石界的廣泛接受和認(rèn)可,已經(jīng)成為國內(nèi)玉石市場上的新寵[4-5],短時(shí)間內(nèi),秦紫玉雕刻作品多次參展,并先后獲得“天工獎”、“玉龍獎”等獎項(xiàng)。由于其融入市場時(shí)間較短,目前研究程度仍較低。筆者在從事區(qū)域玉石礦地質(zhì)勘查以及地方標(biāo)準(zhǔn)制定項(xiàng)目中,通過野外觀察,采集不同色系的原石樣品進(jìn)行了巖礦測試分析,結(jié)合路線地質(zhì)調(diào)查等工作,對秦紫玉的致色機(jī)理和礦床成因進(jìn)行了研究。

        1 地質(zhì)特征

        秦紫玉礦床位于金堆城元古—早古生代上疊盆地,區(qū)域地層歸小秦嶺—豫西地層分區(qū)[5]。原石呈團(tuán)塊狀、透鏡狀不均勻賦存于中元古界薊縣系巡檢司組頂部的彩色泥質(zhì)板巖層中,賦礦層整體沿區(qū)內(nèi)白花嶺—水岔—路家街向斜南北兩翼呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出,其產(chǎn)狀與圍巖地層產(chǎn)狀一致,礦體周邊發(fā)育晚燕山期石英閃長巖體(圖1)。底板圍巖為變質(zhì)微晶白云巖,直接頂板圍巖為變質(zhì)硅質(zhì)巖,間接頂板圍巖為變質(zhì)白云巖(圖2)。

        2 取樣及測試分析

        通過對秦紫玉手標(biāo)本觀察,取原石顏色為紫紅色、綠色、白色3種色系的標(biāo)本,研究其致色成因,所有樣品均采于野外礦層中。本次共選取了9件色澤均勻具有代表性的樣品,編號及顏色為B-1(山楂紅)、B-2(高粱紅)、B-3(葡萄紫紅)、B-4(深豆綠)、B-5(豆綠)、B-6(淺豆綠)、B-7(乳白)、B-8(青白)、B-9(冰白),采樣位置見圖2b,樣品見圖3。

        2.1 顯微鏡下觀察

        圖1 秦紫玉礦體分布地質(zhì)簡圖

        圖2 秦紫玉原石賦存狀態(tài)

        圖3 樣品照片

        偏光顯微鏡下觀察顯示,秦紫玉礦物成分主要為石英(含量>95%),少量綠泥石、針鐵礦、赤鐵礦等礦物,石英晶體呈他形粒狀緊密結(jié)合,粒徑一般<0.02mm,綠泥石、針鐵礦、赤鐵礦雜色礦物多分布于石英顆粒間隙(圖4)。因其成分、含量的不同,導(dǎo)致礦石的顏色不同,且雜色礦物的顏色與原石自身的體色相符合,紅色秦紫玉原石發(fā)育細(xì)小的赤鐵礦、針鐵礦等鐵質(zhì)金屬礦物(圖5a),綠色秦紫玉原石發(fā)育有綠泥石礦物(圖5b);不同粒度的石英顆粒呈層狀分布,顯示了重力影響作用下的原始沉積特征(圖5c),秦紫玉主要由兩種不同粒徑的石英顆粒組成,且石英顆粒呈不規(guī)則橢圓狀排列,推測應(yīng)為燧石脫水所致(圖5d)。

        圖4 樣品顯微鏡下特征

        圖5 樣品掃描電鏡分析

        2.2 掃描電鏡分析

        掃描電鏡下,秦紫玉整體呈致密結(jié)合的粒狀結(jié)構(gòu),不同顏色的樣品,所含礦物的能譜數(shù)據(jù)不同,致色礦物分布在石英顆粒間(圖5)。由于礦物太小,束斑覆蓋了周圍的石英,因此扣除石英成分后,B-1樣品能譜分析結(jié)果顯示(圖5a,表1)這些板狀物質(zhì)的鐵(Fe)含量較高,這顯示出較為明顯的針鐵礦α-FeO(OH)特征;B-5樣品能譜分析結(jié)果顯示(圖5b,表2)出了綠泥石Y3[Z4O10](OH)2·Y3(OH)6(化學(xué)式中Y主要代表Mg、Fe、Al;Z主要是Si和Al,偶爾可以是Fe或B)的特征。

        2.3 化學(xué)分析

        對采取的樣品進(jìn)行主量元素、微量元素分析,以便查找致色成分及元素。從元素分析結(jié)果看(表3),主要成分含量與顏色略有相關(guān)性。其中,SiO2的平均含量,在白色樣品中最高為98.94%,紅色次之為98.09%,綠色最低為96.59%;Al2O3的平均含量,在白色樣品中最低為0.34%,紅色次之為0.83%,綠色最高為1.54%;Fe2O3的平均含量,在白色樣品中最低為0.38%,紅色次之為0.53%,綠色最高為0.63%;MgO的平均含量,在白色樣品中最低為0.047%,紅色次之為0.055%,綠色最高為0.19%;這與電子顯微鏡及掃描電鏡觀測的結(jié)果是一致的,即綠色系樣品中含有綠泥石礦物最多、紅色系樣品中含有少量鐵礦物及綠泥石、白色樣品中含有極少量綠泥石及鐵礦物。

        表1 B-1樣品1號譜圖分析結(jié)果

        表2 B-5樣品2號譜圖分析結(jié)果

        表3 秦紫玉樣品主量元素化學(xué)分析結(jié)果 (單位:10-6)

        從表3微量元素分析結(jié)果看,常規(guī)致色元素Cu、Cr、Pb、Mn等隨著顏色的變化,并無相關(guān)性。因此,不同顏色的樣品所含有的微量元素并無明顯區(qū)別。

        2.4 X-射線粉晶衍射分析

        對秦紫玉樣品進(jìn)行X-射線粉晶衍射分析(表4),結(jié)果顯示主要礦物成分為石英,占總含量的96%以上,少量及微量礦物成分為赤鐵礦、綠泥石、伊利石、白云石、方解石。其中,在紅色樣品中能檢測出少量赤鐵礦,綠色樣品中均檢測出綠泥石,白色樣品中顯示為較純凈的石英,雜質(zhì)礦物含量較少。

        表4 秦紫玉樣品X-射線粉晶衍射分析結(jié)果

        2.5 電子探針分析

        通過對樣品進(jìn)行電子探針分析,同樣證實(shí)針鐵礦和赤鐵礦是引起紅色的主要致色礦物,呈片狀,團(tuán)粒狀廣泛分布于石英顆粒間(圖6a、b);在綠色樣品中明顯發(fā)育大量的綠泥石,為綠色的主要致色礦物(圖6c、d),經(jīng)過電子探針數(shù)據(jù)計(jì)算,綠泥石可以進(jìn)一步分為輝綠泥石、鎂鐵綠泥石,這指示秦紫玉為還原環(huán)境下成玉[7-9]。

        圖6 樣品電子探針分析

        3 結(jié)論

        通過偏光顯微鏡下觀察、掃描電鏡分析、化學(xué)分析、X-射線粉晶衍射分析等手段,查明秦紫玉為礦物致色而非元素致色,致色礦物分布于石英顆粒中。秦紫玉紅色致色礦物為針鐵礦、赤鐵礦,綠色致色礦物為綠泥石。正是由于針鐵礦、赤鐵礦、綠泥石等礦物含量的差異形成秦紫玉紫綠顏色及紫綠搭配的特征。

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