論天然寶石包裹體類型及形成機(jī)理

余煉鋼

摘 要：包裹體是生長(zhǎng)環(huán)境遺留在寶石內(nèi)部的痕跡，是寶石之間賴以區(qū)分的獨(dú)一無(wú)二的“指紋”信息。它不僅反映寶石形成、變化、生成世序、成礦條件，而且是寶石最具鑒定意義的特征之一。本文中以寶石中各類包裹體為例，探討固、液、氣態(tài)及相態(tài)組合包裹體的類型及形成機(jī)理，闡述原生、同生、次生包裹體的生長(zhǎng)機(jī)制及識(shí)別特征，并剖析負(fù)晶、“睡蓮葉”狀、“馬尾絲”狀、“太陽(yáng)光芒”、“蜈蚣”狀包體等十種特殊形態(tài)的包裹體的顯微結(jié)構(gòu)特征，從而揭示了觀察研究包裹體對(duì)鑒定寶石種，尋找、勘探寶石礦，以及確定寶石的成礦條件以進(jìn)行人工合成寶石的重要指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：寶石包裹體；形態(tài)；相態(tài)；形成機(jī)理；鑒定

天然寶石在生長(zhǎng)過(guò)程中不可避免的受到自身或生長(zhǎng)環(huán)境復(fù)雜因素的影響而表現(xiàn)為物質(zhì)組分的不均勻性或生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)缺陷。在寶石學(xué)中，將包含在寶石內(nèi)部的所有的成礦物質(zhì)及影響寶石透明度、顏色、凈度、均一性的一切生長(zhǎng)缺陷性特征統(tǒng)稱為包裹體，簡(jiǎn)稱“包體”。因此，寶石中的包裹體既包括內(nèi)部所含的成礦物質(zhì)即物質(zhì)性包體，也包括裂隙、色帶、解理、生長(zhǎng)紋等非物質(zhì)性包體。而在地球化學(xué)及礦物學(xué)中，包裹體被定義為：“礦物成礦過(guò)程中所捕獲的成礦介質(zhì)”或“礦物中包含的物質(zhì)”，即僅指物質(zhì)性包體。這是寶石學(xué)習(xí)者、研究者須準(zhǔn)確區(qū)分的不同概念。

由于受外界復(fù)雜環(huán)境變化的影響，天然產(chǎn)出的每塊寶石都是獨(dú)一無(wú)二的，無(wú)法找到兩塊完全相同的天然寶石。包裹體是生長(zhǎng)環(huán)境遺留在寶石內(nèi)部的痕跡，不同寶石種，不同地質(zhì)環(huán)境中形成的寶石，以及不同產(chǎn)地形成的寶石，同種寶石的不同個(gè)體，它們的包裹體均有不同。因此，全面認(rèn)識(shí)各類寶石包裹體并探究其成因機(jī)理，對(duì)于勘探、開(kāi)采寶石資源及鑒定寶石具有十分重要的指導(dǎo)意義。

1 包裹體的研究方法

研究寶石包裹體常用10X放大鏡或?qū)毷@微鏡，檢查包裹體的存在，并識(shí)別包裹體形狀、相態(tài)、結(jié)晶習(xí)性、組合特征、產(chǎn)地特征等，以確定包裹體類型及形成機(jī)理。隨著現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)在寶石學(xué)中的應(yīng)用，還可以運(yùn)用激光拉曼探針、氣相色譜儀和質(zhì)譜儀、掃描電鏡等方法深入分析包裹體的物質(zhì)成分、微結(jié)構(gòu)形貌，從而推斷寶石的成礦條件等。

2 包裹體的相態(tài)組合特征及成因分析

寶石中的包裹體因成礦介質(zhì)環(huán)境的不同可以是固相、液相、氣相，或者多相的組合。

（1）固相包裹體：是指包裹在寄主寶石中的礦物晶體或固態(tài)顆粒狀物質(zhì)。它既可以是在結(jié)晶過(guò)程中捕獲的比寄主寶石早結(jié)晶的礦物晶體，又可以是由溫壓變化導(dǎo)致固熔體結(jié)晶分離而生成的其他礦物，但均有特定的結(jié)晶形態(tài)、顏色和透明度。如水晶中的淺黃色不透明近立方體的黃鐵礦包體，紅寶石中常見(jiàn)灰白色半透明的菱面體白云石包體（圖1）等。

（2）液相包體：是指包裹在寄主寶石中的單相或兩相液體為主的包體，最常見(jiàn)的為水、有機(jī)液體，例如哥倫比亞祖母綠中常見(jiàn)NaCl水溶液包體充填于空腔中，天然螢石中常見(jiàn)圓形的石油包體（圖2）。

（3）氣相包體：是指以氣泡形式賦存于寶石內(nèi)部的包裹體，是寶石在生長(zhǎng)過(guò)程中捕獲了成礦溶液中的CO2，CO等氣體，隨著晶體的生長(zhǎng)和固結(jié)，封閉于寶石內(nèi)部的無(wú)色圓形氣泡，單一氣態(tài)包裹體在天然寶石中較為罕見(jiàn)，如琥珀中的氣泡群，大多是串連成指紋狀展布的氣液包裹體中。相反，人造寶石中的氣態(tài)包裹體則比較常見(jiàn)，如玻璃中常見(jiàn)獨(dú)立的圓形氣泡，充填處理紅寶石中常見(jiàn)沿裂隙面分別的大大小小的氣泡群（圖3）。

（4）氣液包體：是指寶石在生長(zhǎng)過(guò)程中捕獲了含氣的溶液，隨著寶石晶體的冷卻、氣液分離，混溶在溶液中的微細(xì)氣泡凝聚在一起形成自行封閉的氣泡，在氣液包裹體的微小空間里出現(xiàn)大圈套小圈的現(xiàn)象，中間圈里包的是氣泡，周圍圈里的是液體。氣液包體是除鉆石之外，諸多天然寶石中常見(jiàn)的包體類型，氣液包裹體沒(méi)有顏色，可有多種形態(tài)，一般呈兩端收縮的淚滴形、橢圓形、長(zhǎng)管形，它們極少單獨(dú)存在，多數(shù)首尾相連呈指紋的形態(tài)展布在一個(gè)平面內(nèi)，如祖母綠中NaCl溶液及CO2氣泡構(gòu)成氣液包體（圖2），磷灰石中六方柱形負(fù)晶空腔中亦為氣液包體（圖4）。

（5）三相包體：指在同一包裹體含有氣、液、固三相物質(zhì)。這種包裹體見(jiàn)于一些特殊條件下生長(zhǎng)的寶石晶體中，如祖母綠中含有氣泡、水溶液、石鹽或方解石晶體組成三相包體（圖2），其中方塊形為Nacl晶體或方解石（固相），橢圓形的為CO2氣泡（氣相），彎曲波浪形部分為Nacl水溶液（液相），這是因?yàn)樯L(zhǎng)介質(zhì)流體中溶解了很多礦物質(zhì)，隨著溫壓的變化，介質(zhì)中的Nacl、Kcl等溶劑達(dá)過(guò)飽和，部分從液體中結(jié)晶出來(lái)而產(chǎn)生的，若溶液中CO2、有機(jī)質(zhì)的含量較高，又可以分離成不同的液相，就形成有多個(gè)液相的包裹體，即多相包裹體。

3 寶石包裹體形成時(shí)間分類

依據(jù)包裹體與寄主寶石形成相對(duì)時(shí)間可分為原生包體、同生包體和次生包體，這是研究寶石生長(zhǎng)世序及成礦條件的針對(duì)性分類方案。

（1）原生包體：形成時(shí)間早于寄主寶石的包體，是在寶石形成之前就已經(jīng)結(jié)晶或存在的物質(zhì)，在寶石形成過(guò)程中被包裹在寶石內(nèi)部的包體，原生包體均為固態(tài)。例如：水晶中的黃鐵礦包體、紅寶石中的白云石包體（圖1）均屬原生包體。

（2）同生包體：與寄主寶石同時(shí)期形成的包體，它們的形成與晶體的差異性生長(zhǎng)、不規(guī)則生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)、生長(zhǎng)間斷、成礦溶液過(guò)飽和度的變化以等因素有關(guān)。包括固體，含有呈各種組合關(guān)系的固體、液體和氣體的孔洞或裂隙，以及由化學(xué)組分變化導(dǎo)致的生長(zhǎng)紋、色帶等，其主要成因是出溶，即構(gòu)成寶石成礦介質(zhì)的水溶液中含有一種或幾種溶解鹽，隨著溫度變化，某些含有鈉、鉀、鈣的溶解鹽因溶解度降低而晶出產(chǎn)生的包體。例如紅、藍(lán)寶石中常出現(xiàn)3組交叉的金紅石針狀包體，日光石中含赤鐵礦、針鐵礦等片狀金屬包體均屬于同生包體（圖5）。

（3）次生包體：也稱后生包體，形成時(shí)間晚于寄主寶石的包裹體。主礦物形成后，受后期構(gòu)造熱應(yīng)力影響而破裂產(chǎn)生裂隙或孔隙，后期流體介質(zhì)進(jìn)入這些后生裂隙和孔隙中，使主礦物產(chǎn)生部分溶解或重結(jié)晶，并被圈閉在其中而形成的包裹體。次生包體與主晶無(wú)關(guān)，而代表后期應(yīng)力作用的介質(zhì)。例如，黃龍玉中有一個(gè)特殊品種“草花料”，其中天然的黃褐至深褐色“草花”構(gòu)成的圖案，層次豐富、意境優(yōu)美，如同中國(guó)畫，頗具觀賞價(jià)值。這些“草花”是由于外來(lái)的含錳、鐵等深色礦物質(zhì)沿構(gòu)造應(yīng)力導(dǎo)致的裂隙或隱性微裂等逐漸浸透、滲入其中，并經(jīng)長(zhǎng)期沉淀進(jìn)而形成的。即是由致色礦物浸染、填充玉料裂隙形成的水草圖紋，屬于典型的次生包體（圖6）。

4 寶石包裹體的特殊形態(tài)及成因分析

（1）負(fù)晶：是寶石中結(jié)構(gòu)型包裹體，在晶體生長(zhǎng)過(guò)程中因晶格位錯(cuò)缺陷產(chǎn)生的空穴，被高溫氣液充填后又繼續(xù)按原晶格方向生長(zhǎng)，形成與寄主寶石晶體形狀相似的腔體，屬于同生包體。例如泰國(guó)出產(chǎn)的紅寶石常含有煎蛋狀裂隙，印度祖母綠常含有六方柱（“逗號(hào)”狀）空腔，水晶中含與水晶外形相似的六方柱與菱面體等聚形的空洞，且均被氣液充填（圖7）。

（2）“指紋”狀包體：寶石中類似指紋狀呈平面或曲面分布大量細(xì)小的氣液包體群，或固體顆粒，例如斯里蘭卡產(chǎn)出的藍(lán)寶石中常見(jiàn)大量細(xì)小的透明的液滴狀、撕拉碎裂狀氣液包體構(gòu)成指紋狀包體，尖晶石中常見(jiàn)呈行排列的極細(xì)小的八面體晶體包體（圖8），指紋狀包體亦屬于同生包體。

（3）“睡蓮葉”狀包體：由一個(gè)固體包體及圍繞它的指紋狀、云霧狀氣液包體共同構(gòu)成圓形或橢圓形的區(qū)域，或者是一個(gè)負(fù)晶空洞及圍繞它的盤狀部分愈合的張性裂隙。這是橄欖石中具有鑒定意義的包體特征，可以是同生物質(zhì)型包體（圖9左）或同生結(jié)構(gòu)型包體（圖9右）。

（4）“太陽(yáng)光芒”狀包體：為提高琥珀的透明度，將云霧狀琥珀放入植物油中加熱，處理過(guò)程中因氣泡爆裂會(huì)產(chǎn)生大量不規(guī)則分布的葉片狀裂紋，稱為“太陽(yáng)光芒”。天然琥珀中亦存在“太陽(yáng)光芒”，與熱處理琥珀的區(qū)別在于琥珀受地?zé)嶙饔闷渲械臍馀葜荒懿糠直?，葉片狀包體的密度小，數(shù)量少，較稀疏，透明度更好。此外，仿琥珀的人造樹脂中亦存在此類包體，相反，其中葉片狀包體密度大，數(shù)量多，透明度比琥珀低得多，且比較呆板（圖10）。

（5）“馬尾絲”狀包體：屬翠榴石特有的包體形態(tài)，即呈束狀或放射狀分布的細(xì)長(zhǎng)石棉纖維狀包體，屬翠榴石典型識(shí)別特征（圖11）。

（6）“斑馬紋”狀包體：是雙晶發(fā)育的紫晶常見(jiàn)的一種波浪形的干涉色（借助正交偏光鏡），即沿雙晶面分布的具暈彩效應(yīng)的愈合條帶（圖12）。這是由于紫晶沿菱面體雙晶發(fā)生部分間距愈合產(chǎn)生的，表現(xiàn)為顏色明暗、深淺差異的現(xiàn)象。

（7）“蜈蚣”狀包體：是月光石特有的包體，即因月光石常發(fā)育兩組近于垂直的解理，包裹在內(nèi)部的解理紋一組較長(zhǎng)，另一組較短，相交后即構(gòu)成“蜈蚣狀”圖案（圖13），屬月光石重要鑒定特征之一。

（8）生長(zhǎng)色帶：是指因成礦溶液內(nèi)部化學(xué)成分的變化，隨結(jié)晶體生長(zhǎng)而產(chǎn)生的顏色深淺的變化的分帶現(xiàn)象，屬于非物質(zhì)性包體，能反映寶石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及生長(zhǎng)過(guò)程及規(guī)律，例如紫晶中常見(jiàn)折線狀色帶，藍(lán)寶石中常見(jiàn)六方角狀生長(zhǎng)色帶（圖14）。

（9）重影（雙折射）現(xiàn)象：某些透明-半透明、非均質(zhì)的寶石，將其加工成刻面型寶石后，可透過(guò)一側(cè)刻面觀察到內(nèi)部裂隙、解理紋、以及對(duì)向刻面棱線呈現(xiàn)模糊分離的雙影線（圖15），這要求寶石具有較高的雙折射率，如鋯石（DR：0.039±）、莫桑石（DR：0.043±）橄欖石（DR：0.036±）、碧璽（DR：0.024±）、方解石（DR：0.172±），同時(shí)重影現(xiàn)象也是快速識(shí)別非均質(zhì)體寶石與均質(zhì)體寶石如鉆石（圖16）、尖晶石、石榴石等重要特征之一，后者無(wú)重影現(xiàn)象。

（10）動(dòng)物、植物包體：屬于天然琥珀特有的包體類型，琥珀是中生代白堊紀(jì)至新生代第三紀(jì)松柏科植物的樹脂滴落并掩埋在地下，在地質(zhì)壓力、熱力下經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)石化作用形成的“樹脂化石”。其內(nèi)部常見(jiàn)古老的動(dòng)物、植物遺體包體。其中動(dòng)物包體屬偶然因素產(chǎn)生的，是樹干上滴落的樹脂恰好落在飛行的昆蟲上，樹脂黏液隨即粘住昆蟲身體或腿部讓其無(wú)法逃脫，繼續(xù)滴落的樹脂黏液將其牢牢包裹并與外界完全隔絕，這樣昆蟲遺體就幸免于細(xì)菌的分解作用而完整地保存下來(lái)，含動(dòng)物包體的琥珀又稱“蟲珀”。常見(jiàn)有甲蟲、蒼蠅、蚊子、蜘蛛、蜻蜓、螞蟻等昆蟲，植物包體亦是古代的植物碎屑偶然被樹脂黏液包裹而產(chǎn)生的，植物包體有傘形松、種子、果實(shí)、樹葉、草莖、樹皮等植物碎片（圖17）。

5 結(jié)語(yǔ)

包裹體是寶石礦物的獨(dú)一無(wú)二的“指紋”，是每塊寶石區(qū)別與其他寶石的“身份”信息。各種形態(tài)、相態(tài)包裹體及組合特征承載著寶石形成、變化、結(jié)構(gòu)成分、生長(zhǎng)世序等重要信息。特殊形態(tài)的包體，如負(fù)晶、“睡蓮葉”狀、“馬尾絲”狀、“太陽(yáng)光芒”、“蜈蚣”狀包體等可作為鑒定某些寶石種的直接證據(jù)。因此，準(zhǔn)確理解寶石包裹體概念，掌握包裹體按相態(tài)、形成時(shí)時(shí)分類的方案，學(xué)會(huì)靈活運(yùn)用常規(guī)儀器及現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)對(duì)各類寶石的包裹體進(jìn)行觀察、對(duì)比、研究，并不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于鑒定寶石種、勘探開(kāi)采寶石礦，以及確定寶石的成礦條件以進(jìn)行人工合成寶石起到至關(guān)重要的作用。

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（作者單位：德宏師范高等?？茖W(xué)校）