神農架雞血紅梅玉巖石礦物學特征

□ TEXT 劉麗媛王輔亞王利群文科⑶

【 ⑴廣州中工珠寶檢測中心 ⑵中國科學院廣州地球化學研究所 ⑶中國科學院大學 】

神農架雞血紅梅玉巖石礦物學特征

□ TEXT 劉麗媛⑴王輔亞⑵王利群⑴文科⑵⑶

【 ⑴廣州中工珠寶檢測中心 ⑵中國科學院廣州地球化學研究所 ⑶中國科學院大學 】

采用常規(guī)寶石學測試方法以及偏光顯微鏡觀察、X射線粉末衍射儀、顯微激光拉曼光譜、傅里葉紅外光譜儀等儀器測試手段對湖北神農架雞血紅梅玉的巖石礦物學特征進行了系統(tǒng)研究。結果表明，該紅梅玉的主要礦物成分是方解石，另外還含有少量的石英、赤鐵礦、石墨和黃鐵礦。方解石既以角礫狀結構、細粒狀結構賦存，又是其中的膠結物。其“雞血”部分是由于赤鐵礦分布于方解石的紋理中所致，黑色部分則是由于碳質石墨沿裂隙充填所造成。該玉石的硅化程度較高，是一種安全的無毒無害的玉石。

中國具有悠久的玉文化史，玉器制作技藝精湛，品種繁多，為世人公認[1]。神農架雞血紅梅玉出產于湖北省神農架林區(qū)，是近期發(fā)現(xiàn)的一種珍貴紅色玉種，因其玉化程度高，表面雞血鮮紅、呈大朵的團塊狀，如一叢叢盛開的梅花，故稱雞血紅梅玉。神農雞血紅梅玉以紅白黑為主色調，圖案多似紅梅，色澤鮮艷，晶瑩溫潤，得到人們的喜愛，并成為了2016年全國第十三屆冬運會的獎牌材質。我們有幸承擔了對該玉石的質量鑒定工作，借助現(xiàn)有的研究條件對該玉石進行較為全面的寶石學和巖石化學研究，以期在豐富我國的玉石文化的同時使人們對該玉石有更為深入的了解和認識。

圖1 神農架雞血梅花玉

1 地質概況

神農架雞血紅梅玉出產于湖北省神農架林區(qū)，位于湖北省西部邊緣。它是由大巴山脈東延的余脈組成的中高山地，平均海拔在2000米左右，最高峰海拔3105.4米，成為華中第一峰。神農架雞血紅梅玉大約形成于13億年前的中元古界富含深紅色角礫巖的灰?guī)r中。玉石由雜色碳酸巖質角礫巖組成，色澤絢麗，五顏六色，極為好看，常稱“寶石礫巖”。礦層賦存于神農架大高坑組（Pt.dw）底部地層中，地表斷續(xù)出露產狀較穩(wěn)定。

2 寶石學特征

觀察發(fā)現(xiàn)，神農架雞血紅梅玉（圖1所示）呈細粒結構、角礫狀結構。粒徑有0.3 ～ 3 cm不等，大者可達10 cm以上，基底物質為碳酸巖質，硅化程度較高。由于角礫呈形狀各異且大小不一的無序排列狀，構成了各種美麗的圖案，看似一朵朵的梅花，因而被人們賦予了美麗的名字“紅梅玉”，加之其中赤鐵礦特有的絢麗紅色，更顯得美麗動人。紅色角礫及參雜的白、黑、灰等色彩，形成具有色美、質佳、紋奇、圖妙的優(yōu)質玉石。神農架雞血紅梅玉的摩氏硬度為：3.5±，密度為：2.70 g/cm3，折射率：1.57。

3 礦物組成

3.1 粉晶X射線衍射分析

采用所用德國BRUKER公司D8ADVANCE型粉晶X射線衍射儀（Cu靶）對神農雞血紅梅玉的粉末樣品進行測試。測試條件為，工作電壓：40 KV，工作電流：40 mA，掃描角度范圍：2θ = 3° ～ 65°，狹縫：1mm；掃描速度：2°/min。圖2所示為測試所得到的樣品粉晶X射線衍射圖譜，通過與JCPDS標準物相卡片方解石（47-1743）、石英（46-1405）進行對照，發(fā)現(xiàn)樣品中的主要礦物相為方解石，其次含有少量的石英。根據(jù)XRD半定量計算結果，神農架雞血紅梅玉中的方解石含量可超過86%。在圖2的衍射圖譜中出現(xiàn)了d = 2.70 ?以及d = 2.71 ?微弱衍射峰，由于未找到其他相應的衍射峰，因此根據(jù)粉晶X射線衍射的結果暫時尚不能確定出準確的物相種類。但是，通過結合拉曼光譜和光學顯微鏡的觀察我們可以肯定，上述的d = 2.70 ?以及d = 2.71 ?衍射峰應分別歸屬于赤鐵礦和黃鐵礦的最強衍射峰。

3.2 拉曼光譜分析

從圖1中可以觀察到，神農架雞血紅梅玉的雞血部分多呈點狀、塊狀，其他還有被黑色條帶圍繞的呈白色、灰色的部分，整體上是以紅、白、茫黑為主要色調。我們分別對其中的白、紅和黑色三部分進行顯微拉曼光譜原位測試。所用測試儀器為法國HORIBA公司生產的XPLORA型顯微拉曼光譜儀，使用532 nm氬離子激光源進行測試，光斑直徑為3μm，測量范圍為200～4000 cm-1。圖3為對樣品不同顏色部分測試所得的三個顯微激光拉曼譜圖。

圖2 神農架雞血紅梅玉X射線粉末衍射圖譜

其中，白色譜圖中方解石的四個特征譜峰（1084～1087cm-1的最強峰，280～282cm-1的次強峰和710cm-1與1436～1438cm-1的兩個弱峰）均很清晰。1084cm-1、1438cm-1、710cm-1和282cm-1四個譜峰應分別歸屬于方解石中[CO32-]基團的4種拉曼活性振動峰，即碳氧面外彎曲振動（νob，最強峰）、面內彎曲振動（νib，次強峰）、對稱伸縮振動（νs）和反對稱伸縮振動（νas）。而將274cm-1、705cm-1、1080cm-1和 1438cm-1產生的拉曼位移作為方解石族礦物的特征拉曼位移。我們還注意到，圖3白色譜圖中還有一個明顯的拉曼譜峰（467cm-1），它歸屬于石英的Si-O-Si鍵作用，且在石英所具有的拉曼譜峰中強度最大。圖3中白色樣品譜圖表明，樣品的白色部分主要礦物是方解石，另有少量的石英存在。

圖3 樣品不同顏色區(qū)域的顯微拉曼光譜圖

對圖3中樣品紅色部分的拉曼譜圖分析發(fā)現(xiàn)，相比白色譜圖的方解石與石英譜峰，該譜圖中明顯的多出了228cm-1、249cm-1、410cm-1、609cm-1和1314cm-1等拉曼譜峰，經分析得知，它們是屬于赤鐵礦的特征譜峰。其中，1314cm-1處的拉曼峰強度最強，屬赤鐵礦的二磁振子散射特征峰。由于相對含量較少，因而赤鐵礦的部分拉曼譜峰未能出現(xiàn)。由此可以證明，神農架雞血紅梅玉中的紅色部分是由于赤鐵礦或者是三價鐵離子產生的。

圖3中所示黑色部分的拉曼譜圖中，由于礦物種類較多，各礦物的相對含量變少，譜峰強度變低，但方解石、石英以及赤鐵礦的拉曼特征譜峰在圖中都有出現(xiàn)。其最大的特點是在1590cm-1處出現(xiàn)一個較強的峰，屬于石墨的強特征峰。此外，石墨在1350cm-1的附近還應該有一個較弱的特征峰，雖然受到赤鐵礦1314cm-1處強特征峰的影響，但仍能看出它的存在。由此，我們可以證明在神農架雞血紅梅玉中出現(xiàn)的黑色部分是因為有石墨的存在。

3.3 紅外光譜分析

采用紅外光譜儀對神農架雞血紅梅玉石樣品的三種顏色區(qū)域分布進行紅外光譜測試。研究所用的設備為德國Bruker公司的VECTOR-33型紅外光譜儀。測試所得結果繪于圖3中，圖譜顯示神農架雞血紅梅玉樣品的紅色及白色區(qū)域基本是方解石的單一譜線，1429cm-1是[CO32-]的反對稱伸縮信號峰，878cm-1是[CO32-]的面外彎曲振動信號峰，713cm-1則是[CO32-]的面內彎曲振動信號峰，1797cm-1是713cm-1和1084cm-1（碳酸根的對稱伸縮，譜圖中未出現(xiàn)）的合頻，未發(fā)現(xiàn)其他礦物組分的特征峰。而樣品黑色區(qū)域的紅外譜圖中除了方解石的特征紅外信號峰之外，還出現(xiàn)了石英的紅外特征譜峰，但在拉曼光譜中測試中所觀察到的石墨、赤鐵礦等都未在此檢出，這也說明了各種測試方法間互為補充的關系。

4 顯微結構

利用德國Leica公司的DM-RX型偏反兩用巖石光學顯微鏡，對神農架雞血紅梅玉樣品的光學薄片進行觀察，觀察所得照片如圖5所示。

從神農架雞血紅梅玉樣品的透射顯微鏡下照片（圖5a）中可以看到，有個別立方體狀黑色不透明礦物存在，其在反射顯微鏡下照片中呈黃亮色，是典型的黃鐵礦顆粒，粒徑大小在200～300μm。黃鐵礦的存在使得部分玉石的表面在亮光下出現(xiàn)閃閃的金星，這增加了玉石的美感。

從偏光反射顯微照片（圖5b）中可以看到，紅梅玉玉石的角礫成分及膠結物成分均為方解石。其中的紅色角礫則是赤鐵礦沿礦物的紋理分布所致。呈現(xiàn)黑色的為碳質，多沿裂隙分布，且裂隙中夾有微粒石英，以細粒結構多呈條帶分布。

5 巖石化學

我們還對的紅白、灰黑兩部分區(qū)域分別做了化學元素全分析，結果見表1。表1中數(shù)據(jù)顯示，樣品的紅白部分中CaO的含量達到53.67%，燒失量為43.25%，表明方解石的含量應在96%以上。而灰黑部分區(qū)域中SiO2的含量明顯高于紅白區(qū)域中的含量，對應表1中CaO的量，燒失量也高于其形成方解石所需的量。這再次說明了樣品中石英、碳質石墨等少量雜質大都賦存于樣品的灰黑色部分區(qū)域中。

從表1中可看到，神農架雞血紅梅玉樣品中只有PbO是有害物質，但其的含量低于100μg，即Pb的含量小于90μg，它低于GB18584-2001國家標準（Pb≤90μg）的要求。因此，從化學組成上看，雞血紅梅玉是一種安全無毒無害的玉石。

6 討論與結論

（1）粉晶X射線衍射分析結果顯示，神農架雞血紅梅玉樣品的主要礦物成分為方解石，含量在86%以上，其次是石英。通過顯微激光拉曼光譜的檢測和偏光顯微鏡下的觀測，證明了樣品之所以顯紅色的原因是赤鐵礦或者Fe3+的作用，而其中的黑色部分則是由于石墨的存在。此外，少量的黃鐵礦增加了紅梅玉的美感。

圖4 樣品不同顏色區(qū)域的紅外光譜譜圖

雞血梅花玉擺件

圖5 神農架雞血紅梅玉偏反顯微照片

礦山考察（一）

表1 雞血紅梅玉的化學全分析結果

礦山考察（二）

（2）對樣品上三種顏色不同部位的拉曼光譜測試所得譜圖都顯示出石英的主譜峰存在，這就表明神農架雞血紅梅玉中的碳酸巖硅化程度較高。

（3）從化學組成上看，雞血梅花玉所含的有害元素只有PbO，且其含量低于相關國家標準中的規(guī)定值，由此說明該紅梅玉是一種安全無毒無害的玉石。

致謝：

1.感謝北京紫金鵬成文化傳播有限公司提供所研究用的樣品。

2.感謝中科院廣州地球化學所曾令君博士完成拉曼光譜測試。

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