且末、若羌兩地軟玉稀土元素及微觀結(jié)構(gòu)特征①

曹妙聰,朱勤文

(1.長春工程學(xué)院,吉林 長春130011；2中國地質(zhì)大學(xué),湖北 武漢430074)

目前軟玉的產(chǎn)地很多,但是不同地區(qū)所產(chǎn)軟玉的質(zhì)量和價格卻存在較大的差異。因此,研究各個產(chǎn)地的軟玉特征成為當前珠寶界研究的重點。且末、若羌作為新疆軟玉的主要礦區(qū),一直以盛產(chǎn)高品質(zhì)山料占據(jù)著重要地位。

對軟玉產(chǎn)地的判斷,首先要獲取不同產(chǎn)地玉料的診斷性、可區(qū)別于其它同類玉石的特征,如特征顏色、透明度、結(jié)構(gòu)特點等宏觀寶石學(xué)特征,同時還要考慮微量元素、稀土元素、微觀結(jié)構(gòu)等微觀產(chǎn)地信息[1]。本文通過稀土元素分析和微觀結(jié)構(gòu)組成來探討且末、若羌兩礦區(qū)所產(chǎn)軟玉的產(chǎn)地特征。

1 樣品及測試方法

1.1 樣品選擇及其處理

本文所用樣品均采自3500～4500m的高山礦區(qū),若羌軟玉多為青—青綠色,且末軟玉多為白—青白玉,挑選其中有代表性的樣品來測試。樣品寶石學(xué)外觀特征描述如下：

樣品QM1,為且末白玉。其顏色白,結(jié)構(gòu)細膩；呈現(xiàn)蠟狀-油脂光澤；不透明狀。

樣品QM2,為且末青白玉。其中一半為青白色,另一半為黑色；結(jié)構(gòu)細膩,油脂光澤強；黑色部分可見黑色點狀雜質(zhì)；半透明狀。

樣品RQ1,為若羌青白玉。顏色為青白色,中間可見黑色斑點雜質(zhì)；結(jié)構(gòu)細膩致密,弱油脂光澤；半透明狀。

樣品RQ2,為若羌碧玉。顏色呈青色,分布均勻；表面較粗糙,可見明顯顆粒狀；不透明。

圖1 且末礦區(qū)的白玉和青白玉樣品Fig.1 White nephrite&bluish white nephrite from Qiemo mining area

圖2 若羌礦區(qū)的青白玉和碧玉樣品Fig.2 Bluish white nephrite&green nephrite from Ruoqiang mining area

1.2 實驗方法與條件

測試稀土元素采用激光剝蝕-電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS),儀器型號為安捷倫公司的Agilent7500a,激光系統(tǒng)基本指標為：波長193nm；激光能量＞200Mj(10HZ,30k V)；脈沖頻率為1～20HZ；能量穩(wěn)定性2%；激光光斑4～200um。玉料表面進行拋光清洗處理,也去掉前5秒的信號,保證數(shù)據(jù)的可靠性。

微結(jié)構(gòu)測試采用Quanta200環(huán)境掃描電鏡,測試工作由中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)國家重點實驗室環(huán)境掃描電鏡室完成。工作電壓為20k V,電流66m A,工作距離為11.3mm左右,采用二次電子。本次樣品有新鮮斷口,故使用束斑較小的(2.5個束斑)、分辨率較高的二次電子,來分析樣品表面微形貌。

2 測試結(jié)果與討論

2.1 且末、若羌軟玉的稀土元素含量及稀土配分型式分析

研究表明,產(chǎn)于不同地區(qū)的玉料,因成礦地區(qū)地球化學(xué)環(huán)境的不同,會導(dǎo)致稀土元素的種類和含量不同[2-3],因此可以用稀土元素進行出土玉器玉料的產(chǎn)地來源研究。

稀土元素具有十分相似的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)。但是,隨著原子序數(shù)的增大,稀土元素的離子半徑呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢(鑭系收縮現(xiàn)象),致使它們的化學(xué)行為存在某些差異。稀土元素的這些細微差異是導(dǎo)致其輕重元素發(fā)生分餾的內(nèi)在原因。根據(jù)分餾特征討論礦物巖石的成因,可以示蹤其物質(zhì)來源[4],并運用稀土元素分析法：比較稀土元素配分型(REE)和稀土元素特征值(Eu)。

表1 ICP-MS測試的樣品稀土元素含量(×10-6)Table 1 The rare earth elements content of samples tested by ICP-MS(×10-6)

根據(jù)樣品的稀土元素值進行球粒隕石標準化[5],再將稀土元素含量的球粒隕石標準數(shù)值的對數(shù)作為縱坐標,原子序數(shù)為橫坐標,得到各樣品的球粒隕石標準化REE配分型式圖解。

(1)且末玉料的稀土配分型式(圖3)

圖3 且末軟玉稀土元素配分型式Fig.3 The distribution patterns of rare earth elements of nephrite in Qiemo

且末玉料測試了兩個樣品,測試點選擇在具有代表性的、相對均勻,干凈的地方。從兩者的配分型式來看(如圖3),QM1整體比較平坦,出現(xiàn)Eu和Ce的負異常,以及Tm的虧損,這些特征都與樣品QM2測試結(jié)果基本一致,但是QM1出現(xiàn)Ho虧損。QM2樣品的配分型式出現(xiàn)右傾型式,屬輕稀土富集型,同時出現(xiàn)明顯的Eu負異常。QM1的δEu為0.56,QM2的δEu為0.13。

(2)若羌玉料的稀土配分型式(圖4)

圖4 若羌軟玉稀土元素配分型式Fig.4 The distribution patterns of rare earth elements of nephrite in Ruoqiang

若羌玉料也測試了兩個樣品,測試點選擇比較均勻、具有代表性的地方。兩者的配分型式比較相近：都為緩右傾型,屬于輕稀土富集型；出現(xiàn)Tm嚴重虧損；同時RQ2出現(xiàn)明顯Eu的負異常,RQ1從配分型式上看Eu也應(yīng)該是負異常。RQ1的δEu為0.84,RQ2的δEu為0.27。

(3)稀土元素測試結(jié)果討論

從稀土元素含量來看,所測樣品均出現(xiàn)Eu的負異常。從配分型式上來看,QM1整體為平坦型,而其它玉料整體呈現(xiàn)緩右傾趨勢。由此分析,且末、若羌兩礦區(qū)軟玉差異不大。但所測樣品均出現(xiàn)Tm的嚴重虧損,這與前人的研究不同。

2.2 且末、若羌兩地軟玉微觀結(jié)構(gòu)對比

對透閃石質(zhì)軟玉的結(jié)構(gòu)研究主要考慮透閃石的粒度、晶體形態(tài)、粒度相對大小、礦物之間的相互關(guān)系和排列組合方式等方面[6]。本次研究的軟玉顯微結(jié)構(gòu)的劃分均是基于掃描電鏡觀察結(jié)果。按晶體形態(tài)劃分主要分為纖維變晶結(jié)構(gòu)、顯微微晶—隱晶質(zhì)變晶結(jié)構(gòu)、柱狀變晶結(jié)構(gòu)等。按透閃石集合體的形態(tài)和相互間的組合關(guān)系,主要分為平行纖維、纖維交織結(jié)構(gòu)等。按粒度相對大小則主要分為近等粒、不等粒變晶結(jié)構(gòu)。

(1)且末軟玉微結(jié)構(gòu)

圖5 且末白玉的針狀纖維變晶結(jié)構(gòu)(1000×)Fig.5 Needle-like fiber blastic texture of Qiemo nephrite(1000×)

圖6 且末青白玉黑色部分的不等粒變晶結(jié)構(gòu)(1000×)Fig.6 Heteroblastic structure in the black part of Qiemo bluish white nephrite(1000×)

本次測試測試了且末白玉和且末青白玉的黑色部分,發(fā)現(xiàn)且末白玉呈現(xiàn)長柱狀變晶結(jié)構(gòu),青白玉的黑色部分為不等粒變晶結(jié)構(gòu)。具體分析如下：

觀察且末白玉(樣品QM1)為顯微針狀纖維變晶結(jié)構(gòu)。顯微針狀纖維變晶結(jié)構(gòu)是由不同排列方向的針狀透閃石以不同角度相互交織而成的,針狀晶體排列緊密,極少有孔隙或雜質(zhì)(圖5)。樣品QM1由針狀透閃石晶體組成,晶形完好,長為5～15μm,寬為0.5～2μm,呈交錯狀排列,極少有定向性。且末青白玉(樣品QM2)的黑色部分為不等粒變晶結(jié)構(gòu)。不等粒變晶結(jié)構(gòu)與纖維變晶結(jié)構(gòu)組合出現(xiàn)。不等粒變晶結(jié)構(gòu)是指由不規(guī)則微晶、不規(guī)則顆粒以及少量纖維狀透閃石晶體組成(圖6)。其中粒度在亞微米(＜300nm)的不規(guī)則微晶約占65%以上,粒度在1～3μm左右的形狀不規(guī)則顆粒約占30%左右,長為1～2um,寬200nm的長纖維的含量小于5%。顆粒之間孔隙較大,排列不緊密,這可能與其含有雜質(zhì)有關(guān)。

(2)若羌軟玉微結(jié)構(gòu)

若羌青白玉(RQ1)呈現(xiàn)交代環(huán)邊結(jié)構(gòu)。晚期的纖維狀透閃石圍繞早期透閃石的邊緣局部交代,形成類似環(huán)狀,故稱交代環(huán)邊結(jié)構(gòu)(圖7)。該結(jié)構(gòu)的基底由隱晶質(zhì)透閃石構(gòu)成,環(huán)邊分布在樣品的表層,此為交代成因的反映。

圖7 若羌青白玉的交代環(huán)邊結(jié)構(gòu)(2000×)Fig.7 Metasomatism ring edge structure of Ruoqiang bluish whit nephrite

若羌青玉(RQ2)的結(jié)構(gòu)為毛發(fā)狀纖維-隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)(如圖8)。這種結(jié)構(gòu)由弱定向排列的毛發(fā)狀纖維透閃石晶體分布于隱晶質(zhì)基體中所形成,毛發(fā)狀纖維狀晶體和隱晶質(zhì)部分界限清楚區(qū)分,纖維或成束狀或成放射狀分布其間,其中隱晶質(zhì)塊大小不一,雜亂無章(如圖9)所示。

圖8 若羌碧玉的纖維-隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)(4000×)Fig.8 Fiber-cryptocrystalline texture of green nephrite

圖9 若羌碧玉的雜亂隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)(2000×)Fig.9 Messy cryptocrystalline texture of green nephrite

3 結(jié)論

通過測試且末、若羌兩礦區(qū)軟玉的稀土元素及微結(jié)構(gòu),獲得如下結(jié)論：

(1)兩礦區(qū)稀土元素富集特征基本相同,所有樣品均屬輕稀土富集型,配分型式比較相近,都為緩右傾型。只是若羌碧玉出現(xiàn)明顯Eu的負異常,不同于其他樣品。

(2)此次研究且末、若羌兩地軟玉的微觀結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)兩礦區(qū)樣品的微結(jié)構(gòu)有明顯的不同：且末白玉呈現(xiàn)針狀纖維狀變晶結(jié)構(gòu),黑色雜質(zhì)部分呈不等粒變晶結(jié)構(gòu)；若羌碧玉呈現(xiàn)毛發(fā)狀纖維-隱晶質(zhì)變晶結(jié)構(gòu),若羌青白玉呈現(xiàn)交代環(huán)狀結(jié)構(gòu)。若羌青白玉的交代環(huán)狀結(jié)構(gòu)在前人的研究結(jié)論中不曾出現(xiàn)過。

參考文獻：

[1] 楊萍,邱志力,陳炳輝.現(xiàn)代微區(qū)測試技術(shù)在確定寶玉石產(chǎn)地來源中的應(yīng)用及其研究進展[J].寶石與寶石學(xué)雜質(zhì),2009,11(1)：1-9.

[2] Guilong M、Gunther D.Quasi nondestructive Laser Ablation-Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry fingerprint of sapphire[J].Spectronchimica Acta B,2001(56)1219-1231.

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[4] 程軍,楊學(xué)明,楊曉勇,等.良渚文化玉器的稀土元素特征及其考古學(xué)意義[J].稀土,2004,21(4)：35-39.

[5] 韓吟文,馬振東.地球化學(xué)[M].北京：地質(zhì)出版社,2002.

[6] 吳瑞華,張曉輝,李雯雯.新疆和田玉和俄羅斯貝加爾湖地區(qū)軟玉的巖石特征學(xué)研究[J].巖石礦物學(xué)雜志.2002,21(增刊)：50-56.