四川蛇紋石貓眼的地質(zhì)特征及顯微結(jié)構(gòu)分析

季江華，盧保奇，亓利劍

（1. 上海大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，上海 200072；2. 同濟(jì)大學(xué)海洋與地球科學(xué)學(xué)院，上海 200092）

四川蛇紋石貓眼的地質(zhì)特征及顯微結(jié)構(gòu)分析

季江華1，盧保奇1，亓利劍2

（1. 上海大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，上海 200072；2. 同濟(jì)大學(xué)海洋與地球科學(xué)學(xué)院，上海 200092）

蛇紋石貓眼是一種具有貓眼效應(yīng)的罕見玉石品種。本文主要探討了蛇紋石貓眼的地質(zhì)特征，采用光學(xué)顯微鏡對產(chǎn)于四川石棉縣的蛇紋石貓眼樣品進(jìn)行了顯微結(jié)構(gòu)分析。結(jié)果表明：四川蛇紋石貓眼的組成礦物蛇紋石的形態(tài)主要有微纖維狀和鱗片狀。巖石的顯微結(jié)構(gòu)主要有微纖維變晶結(jié)構(gòu)、微鱗片變晶結(jié)構(gòu)、交代假象結(jié)構(gòu)和網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)，并以前者為主，約占30%。微纖維變晶結(jié)構(gòu)是蛇紋石貓眼形成的主要原因。交代假象結(jié)構(gòu)主要表現(xiàn)為蛇紋石對早期礦物橄欖石和輝石的交代而表現(xiàn)出橄欖石和輝石的假象。交代假象結(jié)構(gòu)和網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)的存在證明了蛇紋石貓眼的巖石成因?yàn)槌詭r石的蛇紋石化作用。

蛇紋石貓眼；地質(zhì)特征；顯微結(jié)構(gòu)；巖石成因

蛇紋石貓眼是蛇紋石質(zhì)玉石中最具價(jià)值的品種，深受玉石收藏和愛好者的青睞。蛇紋石在我國和世界范圍內(nèi)產(chǎn)出較多，屬于一種常見玉石品種，但是具有貓眼效應(yīng)的品種——蛇紋石貓眼則具有很高的收藏和研究價(jià)值。近年來，在我國四川省石棉縣廢棄的石棉礦區(qū)發(fā)現(xiàn)了這種具有罕見貓眼效應(yīng)的蛇紋石品種。有關(guān)蛇紋石貓眼的研究，已進(jìn)行過詳細(xì)工作[1～11]。蛇紋石貓眼在世界范圍內(nèi)產(chǎn)出極少，除美國加利福尼亞州產(chǎn)出有加利福尼亞貓眼——即蛇紋石貓眼外，未見其他報(bào)道。

本文主要探討蛇紋石貓眼的地質(zhì)特征，并采用光學(xué)顯微鏡對四川石棉縣的蛇紋石貓眼樣品進(jìn)行顯微結(jié)構(gòu)分析研究，包括蛇紋石貓眼的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、片理、礦物組成及其表現(xiàn)形式、顯微組構(gòu)及其類型等，進(jìn)而分析討論巖石的內(nèi)部顯微結(jié)構(gòu)對貓眼效應(yīng)的影響和作用。

1 地質(zhì)特征

1.1 區(qū)域地質(zhì)特征

四川蛇紋石貓眼產(chǎn)于石棉礦區(qū)超基性巖體—蛇紋石化橄欖巖中，與軟玉貓眼相伴生，屬鎂質(zhì)超基性巖蝕變類型。超基性巖體已遭到強(qiáng)烈蝕變，基本上全部由蛇紋石組成。該礦區(qū)內(nèi)出露的地層主要有太古界康定雜巖、中元古界峨邊群沉積及巖漿巖組合、震旦系下統(tǒng)蘇雄組及開建橋組火山巖建造和澄江期花崗巖[12]。中元古界峨邊群沉積及巖漿巖組合由老至新劃分為四個(gè)地層，層序?yàn)椋禾易訅谓M、枷擔(dān)橋組、爛包坪組和茨竹坪組，其巖性主要為基性、超基性巖。

1.2 礦區(qū)地質(zhì)特征

蛇紋石貓眼礦床位于四川省石棉縣石棉礦區(qū)的中元古代峨邊群超基性巖體—蛇紋石化橄欖巖內(nèi)[13]（圖1）。超基性巖體呈北東向延伸，長7.5km。由于被南埡河斷層切割，因此成為相距8km的南北兩個(gè)巖體。南埡河斷層屬于北西向扭性斷裂組，該組斷裂在石棉地區(qū)以南埡河斷裂最為顯著。南埡河斷裂自海西期生成，以張裂開始，反扭告終。斷裂走向NW320?～330?，傾向不定。區(qū)內(nèi)次級(jí)斷裂構(gòu)造發(fā)育，表明石棉地區(qū)的斷裂反扭運(yùn)動(dòng)是決定礦區(qū)容礦裂隙生成的控制因素和構(gòu)造背景。同時(shí)，斷裂反扭運(yùn)動(dòng)對礦區(qū)基性、超基性巖體進(jìn)行切割破壞，在張斷的基礎(chǔ)上作反扭位移，使南北礦區(qū)相對位錯(cuò)達(dá)8km。

圖1 四川石棉礦區(qū)外圍中元古界沉積地層及基性—超基性巖體分布Fig.1 Distribution of the middle proterozoic strata and basic-ultrabasic rock in Sichuan

2 顯微結(jié)構(gòu)分析

2.1 樣品描述

手標(biāo)本上觀察樣品結(jié)構(gòu)和構(gòu)造為致密塊狀，油脂—絲絹光澤，色調(diào)較單一，為灰色、灰綠、褐灰、褐黃、黃綠、深綠及綠黑色（圖2)。

圖2 四川蛇紋石貓眼原石照片F(xiàn)ig.2 Photos of the raw stones of serpentine cat's eye from Sichuan province

2.2 礦物組分及組構(gòu)表現(xiàn)形式

根據(jù)顯微鏡下觀察，四川蛇紋石貓眼主要由蛇紋石的微晶—隱晶質(zhì)集合體組成。依據(jù)礦物組成及組構(gòu)形式，將其分為微纖維狀蛇紋石、微鱗片狀蛇紋石和雜質(zhì)礦物三部分（圖3）。

圖3 纖維狀（左）和鱗片狀（右）蛇紋石顯微結(jié)構(gòu)特征Fig.3 The micro-features of the fascicular (L) and leaf-like (R) serpentine

微纖維狀蛇紋石含量為60%～70%。其含量越高，表現(xiàn)在手標(biāo)本上結(jié)構(gòu)越細(xì)致均一。鏡下蛇紋石干涉色為I灰色－I級(jí)黃色，平行消光。鱗片狀蛇紋石一般呈細(xì)小片狀集合體存在，其鱗片大小不一，范圍為長0.04～0.2mm、寬0.01～0.05mm，長寬比約為3:1～5:1。大部分鱗片細(xì)而長包裹于纖維狀蛇紋石中，可見到部分鱗片已發(fā)生纖維化，其纖維的延長方向與周圍纖維的方向一致或近于一致。少數(shù)鱗片較寬，葉脈清晰可見。

在樣品中雜質(zhì)礦物白云石和方解石含量約占5%。單偏光鏡下兩者無色透明，閃突起顯著。方解石常呈拉長纖維—板柱狀，而白云石常呈菱面體狀。

2.3 蛇紋巖貓眼的組構(gòu)種類及其特征

根據(jù)礦物組分及組構(gòu)特征，將四川蛇紋石貓眼分為以下幾種組構(gòu)類型：

（1）微纖維變晶結(jié)構(gòu)

此結(jié)構(gòu)是四川蛇紋石貓眼最典型、最普遍的一種結(jié)構(gòu)（圖4左）。蛇紋石貓眼的微纖維狀集合體均表現(xiàn)出蛇紋石特征的S面理和C面理，且S面理與C面理以不等的銳角相交。具有此組構(gòu)的蛇紋石貓眼如果S面理與C面理間的銳夾角越小，則其貓眼效應(yīng)越良好。如果S面理與C面理趨于平行一致，則貓眼效應(yīng)最好。

（2）微鱗片變晶結(jié)構(gòu)

具有此結(jié)構(gòu)的蛇紋石主要呈細(xì)小片狀集合體（圖4右），或鱗片狀與纖維狀的共存。鱗片狀蛇紋石呈波狀消光，鱗片的延長方向?yàn)檎有?。局部見到纖維狀蛇紋石包裹鱗片狀蛇紋石的現(xiàn)象，說明前者的形成比后者晚。同時(shí)見到細(xì)小的鱗片狀蛇紋石集合體在剪切應(yīng)力的作用下部分已發(fā)生纖維化，鱗片的延伸方向已部分與纖維集合體的延伸方向（S面理）一致或近于一致。微鱗片變晶結(jié)構(gòu)約占10%。

圖4 蛇紋石貓眼微纖維變晶（左）和微鱗片變晶（右）結(jié)構(gòu)Fig.4 Micro-fibroblastic (L) and leaf-like (R) texture of serpentine

（3）交代假象結(jié)構(gòu)

此結(jié)構(gòu)有以下幾種表現(xiàn)形式：

I、鱗片狀、纖維狀蛇紋石對早期的橄欖石進(jìn)行交代，橄欖石僅保留了其原來的晶形。圖5是樣品在單偏光鏡下蛇紋石化橄欖石的假象特征，蛇紋石為無色—淺黃色，形態(tài)表現(xiàn)為橄欖石的粒狀，輪廓清晰。圖5a的右照片是樣品在正交偏光鏡下的特征，蛇紋石干涉色為I級(jí)灰—I黃色。未見橄欖石的光性特征，樣品表面蝕變程度較深，蝕變劇烈，致使橄欖石的整個(gè)切面均被蛇紋石和磁鐵礦所取代，因此見到在橄欖石假象輪廓周圍有磁鐵礦組成的暗化邊，這即是橄欖石發(fā)生蛇紋石化過程中析出的磁鐵礦經(jīng)濃集向邊部遷移而形成的濃縮邊。正交偏光鏡下蛇紋石的特征：橄欖石假象輪廓的中心和邊緣部位組成礦物的光性有差異，假象的中心部位由葉片狀的葉蛇紋石和少量磁鐵礦組成。而近邊部則是由纖蛇紋石的纖維組成，邊緣干凈，輪廓清晰。

II、鱗片狀、放射狀、纖維狀蛇紋石對輝石的交代而表現(xiàn)出的輝石的假象—絹石（圖5的bcd），輝石的晶形假象保留完好清晰，常呈截角的長方形、短柱狀等，顆粒粗大，一般0.3×0.8mm。單偏光鏡下為無色—淺綠色，表面及輪廓邊緣有析出的磁鐵礦分布，突起較周圍橄欖石的假象低。輝石假象的組成同橄欖石假象，輪廓的中心部位和邊緣部位組成礦物的光性也有差異，中心部位由葉片狀的葉蛇紋石和少量磁鐵礦組成，而近邊部則是由表面干凈的纖蛇紋石組成，輪廓分明。

III、輝石在蛇紋石化過程中所析出的磁鐵礦經(jīng)濃集而沿輝石的解理縫分布，形成肋條狀，或向輝石邊部遷移形成濃縮邊，因此幾乎完全被磁鐵礦所交代的輝石所表現(xiàn)出的假象結(jié)構(gòu)十分清楚（圖5b）。假交代假象結(jié)構(gòu)約占10%左右。

圖5 蛇紋石交代假象結(jié)構(gòu)Fig.5 The metasomatic pseudomorphic texture of serpentine

（4）網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)

橄欖石的裂隙被蛇紋石所充填，蛇紋石置換了橄欖石的原有成分后形成了網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)（圖6）。該結(jié)構(gòu)約占5%。

圖6 蛇紋石交代橄欖石的網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)（樣品ST-20）Fig.6 The netted texture of serpentine replacing olivine

3 結(jié)果與討論

四川蛇紋石貓眼主要產(chǎn)于石棉礦區(qū)超基性巖體－蛇紋石化橄欖巖中。顯微結(jié)構(gòu)分析研究表明四川蛇紋石貓眼的組成礦物蛇紋石的形態(tài)主要有微纖維狀和鱗片狀兩種，巖石的顯微結(jié)構(gòu)主要有微纖維變晶結(jié)構(gòu)、微鱗片變晶結(jié)構(gòu)、交代假象結(jié)構(gòu)和網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)，以前者為主，約占30%。微纖維變晶結(jié)構(gòu)是蛇紋石貓眼形成的主要原因。交代假象結(jié)構(gòu)主要表現(xiàn)為蛇紋石對早期礦物橄欖石和輝石的交代而表現(xiàn)出橄欖石和輝石的假象。交代假象結(jié)構(gòu)和網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)的存在證明了蛇紋石貓眼的巖石成因?yàn)槌詭r石的蛇紋石化作用。

References)

[1] 周開燦. 四川省的寶玉石資源[J]. 寶石和寶石學(xué)雜志,2003,5(4): 38-41. Zhou K C. Gem resources of Sichuan province[J]. Journal of Gems and Gemmology, 2003,5(4):38-41.

[2] 盧保奇,亓利劍,夏義本. 四川石棉縣蛇紋石貓眼的紅外吸收光譜研究[J]. 上海地質(zhì),2006,27(2):63-66. Lu B Q, Qi L J, Xia Y B. Study on infrared spectra of serpentine cats eye from Shimian country, Sichuan province, southwest of China[J]. Shanghai Geology, 2006,27(2):63-66.

[3] 蘇小芬,黃雙,李杞強(qiáng),等. 四川某地蛇紋石貓眼成礦特征[J]. 中國非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊,2008,(2):56-58. Su X F, Huang S, Li Q Q, et al. Metallogenetic characteristics of serpentine cat's-eye in Sichuan province[J]. China Non-Metallic Mining Industry Herald, 2008,(2):56-58.

[4] 周開燦,亓利劍,錢向麗. 蛇紋石貓眼的新發(fā)現(xiàn)[J]. 中國礦業(yè), 2005,14(7):74-77. Zhou K C, Qi L J, Qian X L. New discovery of serpentine cat's eye[J]. China Mining Magazine, 2005,14(7):74-77.

[5] 蘇小芬,周開燦,亓利劍,等. 四川蛇紋石貓眼的寶石學(xué)特征研究[J]. 中國礦業(yè),2006,15(5):73-75. Su X F, Zhou K C, Qi L J, et al. Gemological characteristics of serpentine cat's-eye in Sichuan province[J]. China Mining Magazine, 2006,15(5):73-75.

[6] 盧保奇,亓利劍,夏義本. 四川軟玉貓眼賦存的圍巖顯微結(jié)構(gòu)研究[J]. 上海地質(zhì),2005,26(2):58-62. Lu B Q, Qi L J, Xia Y B. Study on the microstructures of surrounding rock hosting nephrite cat's eye from Sichuan province[J]. Shanghai Geology, 2005,26(2):58-62.

[7] 盧保奇,亓利劍,夏義本. 四川蛇紋石貓眼的譜學(xué)特征及呈色機(jī)理研究[J]. 硅酸鹽學(xué)報(bào),2005,33(5):572-575. Lu B Q, Qi L J, Xia Y B. Study on the spectroscopy and coloration mechanism of serpentine cat's eyes[J]. Journal of the Chinese Ceramic Society, 2005,33(5):572-575.

[8] 盧保奇,夏義本,亓利劍. 蛇紋石貓眼的紅外光譜及熱相變機(jī)制研究[J]. 無機(jī)材料學(xué)報(bào),2005,20(2):285-290. Lu B Q, Xia Y B, Qi L J. Infrared absorption spectra of serpentine cat's eye and the mechanism of it's thermo transformation[J]. Journal of Inorganic Materials, 2005,20(2):285-290.

[9] 盧保奇,亓利劍,夏義本,等. 四川軟玉貓眼的顯微結(jié)構(gòu)及掃描電鏡研究[J]. 上海地質(zhì),2007,28(2):64-67. Lu B Q, Qi L J, Xia Y B , et al. The microstructure and sem Study on nephrite cat's eye from Sichuan province[J]. Shanghai Geology, 2007,28(2):64-67.

[10] 盧保奇,亓利劍,夏義本. 四川軟玉貓眼的譜學(xué)綜合鑒定[J]. 上海地質(zhì),2008,29(3):57-60. Lu B Q, Qi L J, Xia Y B. Study on the vibration spectra of nephrite cats eye from Sichuan Province[J]. Shanghai Geology, 2008,29(3):57-60.

[11] 劉飛,余曉艷. 中國軟玉礦床類型及其礦物學(xué)特征[J]. 礦產(chǎn)與地質(zhì),2009,23(4):375-380. Liu F, Yu X Y. Classification and mineralogical characteristics of nephrite deposits in China[J]. Mineral Resources and Geology, 2009,23(4):375-380.

[12] 四川省地質(zhì)礦產(chǎn)局. 四川省石棉地區(qū)1:20萬區(qū)測報(bào)告[R]. 1993.

Sichuan province bureau of geology and mineral resources. The regional survey report of 1:200000 in Simian district of Sichuan province[R]. 1993.

[13] 四川省地質(zhì)礦產(chǎn)局. 四川省區(qū)域地質(zhì)志[M]. 北京:地質(zhì)出版社,

1991.

Sichuan province bureau of geology and mineral resources. The regional geology of Sichuan province[M]. Beijing: Geological Publishing House. 1991.

Geological and micro-texture analysis of Serpentine Cat’s Eye from Sichuan province

JI Jiang-Hua1, LU Bao-Qi1, QI Li-Jian2
(1. School of Materials and Engineering, Shanghai University, Shanghai 200072, China; 2. School of Ocean and Earth Science, Tongji University, Shanghai 200092, China)

Serpentine Cat’s Eye from Sichuan Province is one of the most rare and precious jades in the world. This paper outlines the geological features of this jade and investigates its micro-textures using an optical microscope. Results show that mineral shapes in Serpentine Cat’s Eye are primarily of two types: a micro-fibroblastic texture and a leaf-like texture. The micro-fibroblastic texture is dominant, accounting for about 30% of mineral shapes, and is the main cause of the formation of serpentine Cat’s Eye. Serpentine metasomatic pseudomorphic textures exist as pseudomorphic textures in olivine and pyroxene, which were more recently replaced by serpentine. The metasomatic pseudomorphic texture and the netted texture of serpentine illustrate that ultrabasic rock serpentinization is the geological mechanism for the formation of serpentine Cat’s Eye from Sichuan Province.

Serpentine Cats Eye; geological features; micro-textures; rock cause of formation

P578.964

A

2095-1329(2015)01-0105-04

2014-09-29

2014-12-16

季江華(1989-),男,碩士生,主要從事無機(jī)礦物材料科研.

電子郵箱: jijianghua.happy@163.com

聯(lián)系電話: 021-56335357

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(49772096);上海市教育委員會(huì)發(fā)展基金項(xiàng)目(03AK23)

10.3969/j.issn.2095-1329.2015.01.024