泰山玉玉化程度與化學成分的關系淺析

邱偉

(山東省第五地質礦產勘查院，山東 泰安 271000)

泰山玉玉化程度與化學成分的關系淺析

邱偉

(山東省第五地質礦產勘查院，山東 泰安 271000)

泰山玉是近年來在泰山西麓作為玉礦勘查并開發(fā)的一種蛇紋石質玉石，賦存于鎂質超基性巖變質成因的蛇紋巖體中。礦區(qū)共有4個礦體，按玉化程度不同，組成礦體的蛇紋巖可分為碧玉、墨玉、未玉化蛇紋巖。通過對不同礦體和不同玉化程度的礦石進行系統(tǒng)采樣分析，按玉化程度(碧玉、墨玉、未玉化蛇紋巖)，對其主要化學成分的變化進行了系統(tǒng)對比，發(fā)現玉化進程中SiO2含量與TFe和LOI含量的變化呈負相關性，即隨著玉化程度的提高，SiO2含量增加，TFe和LOI含量減少，呈現出TFe和LOI主要被SiO2置換的特征，使蛇紋巖到玉石由不透明逐漸變得透明，顏色由灰黑—黑色變?yōu)檩^鮮艷的深綠、黃綠等更美麗的色彩,玉質變得更加細膩油潤，玉石硬度得到提高。

泰山玉；玉化程度；化學成分；關系

泰山玉是近年來在泰山西麓作為玉礦勘查并開發(fā)的一種蛇紋石質玉石，因泰山賦予的獨特泰山平安文化內涵而被人們青睞[1]。筆者按蛇紋巖的玉化程度系統(tǒng)采集了樣品，進行了巖礦測試和鑒定工作，發(fā)現蛇紋巖從未玉化(不透明，粗糙，不油潤的蛇紋巖)到玉化與其主要化學成分有明顯的相關性。

1 地質特征

泰山玉的成礦母巖為南澇坡序列西店子單元蛇紋巖，形成于新太古代五臺期，呈脈狀侵位于新太古代泰山巖群雁翎關組和阜平期望府山單元。巖體總體走向320°，傾向SW，傾角60°～77°。巖體主體巖性為蛇紋巖，間夾滑石片巖、含透閃石金云母滑石片巖、含滑石石棉蛇紋巖。巖體的母巖漿源于虧損地幔，屬于變質鎂質超基性巖漿礦床[2]。因受構造擠壓影響，巖體內蛇紋巖被構造裂隙分割為一系列的構造透鏡體。巖體內由后期侵入的輝綠巖脈、斜長石巖脈、二長花崗巖脈、煌斑巖脈及石英脈等穿插其中，將巖體大致分割為4段。脈巖的侵入對蛇紋巖的后期玉化產生了重要作用，其中以輝綠巖和石英脈與蛇紋巖的接觸帶蝕變最強，表現為含透閃石金云母滑石片巖→滑石片巖→含滑石石棉碧玉→墨玉→未玉化蛇紋巖(由強到弱)；其他脈巖與蛇紋巖的接觸帶蝕變較弱，僅見到少量的碧玉，而以墨玉→未玉化蛇紋巖的變化為主。

礦區(qū)有4個礦體(即蛇紋巖體)(圖1)，自西北至東南依次編號為Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ-1，Ⅲ-2，其中Ⅱ，Ⅲ-1為主礦體。Ⅱ礦體長300m，控制斜深150m，平均厚度40.63m；呈脈狀產出，總體走向320°，傾向SW，傾角62°～77°，沿走向向南東逐漸變薄至尖滅；Ⅲ-1礦體長360m，控制斜深149m，平均厚度32.55m；呈不規(guī)則脈狀產出，總體走向320°，傾向SW，傾角65°～67°，并向兩端逐漸變薄至尖滅，尖滅部分出現分支現象。

圖1 泰山玉礦體分布圖[3]

礦體由不同玉化程度的蛇紋巖組成，礦物成分以蛇紋石為主，其次為綠泥石，含少量磁鐵礦、滑石、石棉、碳酸鹽等礦物[3-5]。蛇紋石以鱗片狀為主，見少許纖維狀，在巖石中呈雜亂—半定向排列，顆粒細小，粒徑一般為0.02～0.5mm，為交代橄欖石和輝石而成，局部保留了橄欖石和輝石的假象，無色透明，正低突起，局部不顯光性，含量一般在80%～99%。其他礦物除磁鐵礦分布較普遍外，多是局部少量呈脈狀或浸染狀出現。磁鐵礦呈細小粒狀，直徑多小于0.5mm，多呈稀疏浸染狀集合體分布于蛇紋石中，不均勻，黑色，不透明，含量小于5%。

礦石呈細?！[晶質結構，分為細粒變晶結構和顯微變晶結構2種類型。主要的構造類型為塊狀構造，少數為弱定向構造。

2 玉石特征

根據顏色和花色，泰山玉分為碧玉、墨玉、紫檀玉和花斑玉4類，其主要特征如下[6-8]：

泰山碧玉：呈墨綠、深綠、翠綠、黃綠、青綠等綠色調，半透明—亞透明，個別為不透明(黃綠或淺綠)，質地細—細潤，玻璃—蠟狀光澤，常具有細小的黑色斑點(照片1)。

泰山墨玉：呈黑色、褐黑、灰黑、綠黑等黑色調，不透明—微透明，質地細—細潤，玻璃—蠟狀光澤(照片2)。

泰山紫檀玉：顏色以紅褐色、黃褐色等褐色調為主，不透明—半透明，質地細—細潤，玻璃—蠟狀光澤，常具有黑色斑點細紋(照片2)。

泰山花斑玉：淺—墨綠色夾雜較多白色、糖色、黑色等顏色的不規(guī)則斑塊或條紋，或由2種及以上明顯不同顏色混合組成，不透明—半透明，不同部位透明度差異較大，質地粗—細，玻璃—蠟狀光澤(照片2)。

泰山玉的折射率在1.540～1.580之間，平均值1.568，折射率值多在1.565±0.01范圍內，摩氏硬度在2.5～6.0之間，一般在5以上，綠色玉石比黑色玉石硬度高，密度值在2.48～2.71g/cm3之間，平均密度為2.60g/cm3。

照片1 碧玉

照片2 墨玉、紫檀玉、花斑玉、未玉化蛇紋巖

3 主要化學成分特征

為能系統(tǒng)了解泰山玉特性及玉化程度和化學成分的關系，在Ⅱ號、Ⅲ-1號礦體不同部位以及礦石堆采集了樣品32件。樣品包括玉化好的碧玉、玉化程度差的微透明墨玉及沒有玉化的蛇紋巖。因花斑玉是蛇紋石和其他礦物成分不均勻混雜的一類玉石，不能代表蛇紋石質玉石的標志性特征，所以沒有采集樣品。樣品測試委托山東省魯南地質工程勘察院實驗測試中心完成，采用常規(guī)化學法分析方法，分析項目13項，分析結果見表1。從表1可見，SiO2和MgO占了化學成分總量的70%～85%；其次為TFe和LOI，二者之和為15%～25%；其他9種成分含量甚少。對3類樣品進行對比，碧玉和墨玉各成分含量差異不大，而與未玉化的蛇紋巖相比，前者SiO2含量普遍偏高，而TFe和LOI普遍有降低的趨勢，其他成分規(guī)律性不明顯。與統(tǒng)計的中國超鎂鐵質巖主要化學組分對比[9]，樣品的各組分含量與橄欖巖和輝橄巖成分含量基本一致。

表1 樣品主要化學成分

4 玉化程度與化學組分的關系

玉化是指普通蛇紋巖經變質作用達到玉礦石特征的過程。未玉化的蛇紋巖、墨玉及碧玉是不同程度玉化的產物。未玉化的蛇紋巖不透明，比較粗糙，無油潤感覺，顏色灰暗；墨玉是初步玉化的類型，比較油潤，為黑色，透明度差；碧玉是玉化程度較高的類型，顏色變淺，透明度高或不透明。

鐵是泰山玉著色的主要因素。玉化的過程Fe含量大幅減少，這是透明度和顏色變化的主要原因，使得透明度由不透明到透明，顏色由深到淺。

4.1 SiO2與玉化程度的關系

未玉化蛇紋巖SiO234.60%～36.48%，平均35.74%；墨玉SiO240.64%～42.16%，平均41.23%；碧玉SiO241.37%～43.62%，平均42.79%，即玉化程度高的碧玉SiO2含量最高，墨玉次之，未玉化的最低，說明玉化程度和SiO2含量呈正相關關系，隨著玉化程度的提高，SiO2含量逐漸增加(圖2)。

圖2 主要化學成分和玉化程度關系圖

4.2 MgO與玉化程度的關系

未玉化蛇紋巖MgO 35.32%～41.74%，平均38.71%；墨玉MgO 38.68%～41.61%，平均39.01%；碧玉MgO 37.52%～40.95%，平均40.25%，說明玉化程度和MgO含量呈正相關關系，隨著玉化程度的提高，MgO含量呈逐漸增加的趨勢(圖2)。

4.3 TFe與玉化程度的關系

未玉化蛇紋巖TFe 8.80%～11.72%，平均10.10%；墨玉TFe 5.31%～8.10%，平均7.39%；碧玉TFe 1.91%～6.80%，平均3.71%，說明玉化程度和TFe含量呈負相關關系，隨著玉化程度的提高，TFe含量呈逐漸減少的趨勢(圖2)。

4.4 LOI與玉化程度的關系

未玉化蛇紋巖LOI 13.73%～15.00%，平均14.38%；墨玉LOI 11.54%～12.56%，平均11.88%；碧玉LOI 11.52%～13.94%，平均12.45%，即玉化的碧玉和墨玉LOI含量相近，并明顯低于未玉化蛇紋巖，說明從未玉化到玉化，LOI成分有一個減少的過程，而從墨玉到碧玉LOI成分卻無明顯變化(圖2)。

4.5 主要化學成分和玉化過程的關系

根據圖3中每2個成分和玉化程度的關系可以看出，隨著玉化程度的提高，MgO含量基本穩(wěn)定，SiO2含量逐漸增加，MgO/SiO2比平均由1.08降為0.95，0.94；TFe平均含量由10.10%降為7.39%，3.71%，降幅較大；LOI平均含量由14.38%降為11.88%，12.45%。玉化過程SiO2與TFe，LOI呈負相關性，反映了SiO2與TFe，LOI等成分的置換過程。

5 討論

(1)玉石與圍巖蝕變有密切關系，玉化則晚于蛇紋石化[4]。超鎂鐵質巖經區(qū)域變質或自變質轉變?yōu)樯呒y巖[10]，后期由于輝綠巖、斜長花崗巖、煌斑巖及石英脈等巖漿侵入和熱液活動，對蛇紋巖進行了進一步改造?，F場踏勘發(fā)現，在后期侵入巖體附近玉化程度高，而遠離巖體或多數被構造分割的礦石塊體內部玉化差，逐漸過渡為未玉化蛇紋巖；不同類型巖體對蛇紋巖玉化程度的影響差異較大，在輝綠巖附近的玉化程度較高，玉質細膩，在石英脈附近的玉化程度較高，玉質粗糙，其他巖體附近則玉化較差。

(2)大量文章對蛇紋石質玉石致色因素進行了探討，認為Fe離子是重要的致色因素[11-19]，并影響玉石的透明度。該文通過對玉化程度和主要化學成分關系的研究，發(fā)現從未玉化的蛇紋巖到玉化的泰山玉，TFe含量明顯減少，平均含量由10.1%降低為7.39%和3.71%；SiO2平均含量由35.74%增加為41.23%和42.79%，LOI平均含量由14.38%降低為11.88%和12.45%。因此分析認為，蛇紋巖到泰山玉的玉化過程中，后期巖漿和熱液對蛇紋巖發(fā)生了重要的物質置換，SiO2進入和Fe離子等的帶出，使蛇紋巖逐漸向玉石演化，形成礦體，同時SiO2含量的增加，也可能是泰山玉油潤和硬度大的主要因素。

圖3 主要化學成分散點對比圖

6 結論

泰山玉的玉化程度與其化學成分關系密切。隨著玉化程度的提高，SiO2含量增加，TFe和LOI含量減少，呈現出TFe和LOI主要被SiO2置換的特征。這個置換過程使蛇紋巖到玉石由不透明逐漸變得透明，顏色由灰黑—黑色變?yōu)檩^鮮艷的深綠、黃綠等更艷麗的色彩。SiO2含量增加使玉質變得更加細膩油潤，玉石硬度得到提高。

致謝：該項目是泰山玉產業(yè)發(fā)展管理中心出資委托的“泰山玉與相似玉種特征比對研究”基金項目，工作過程中，泰山玉產業(yè)發(fā)展管理中心及泰山玉礦山給予了極大的支持和幫助，項目組成員付出了大量的辛勤勞動，在此一并感謝！

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AnalysisontheRelationshipbetweentheDegreeofTransformationandChemicalCompositioninTaishanJade

QIU Wei

(No.5 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources,Shandong Tai'an 271000, China)

Taishan jade is a kind of serpentine jade which was found in the west foothill of Taishan mountain in recent years. It occurred in the serpentine pluton in the metamorphic origin of magnesian ultrabasic rocks. There are 4 ore bodies in the mining area. According to mineralization degree of the jade, Taishan jade can be divided into jasper, black jade and un-jaded serpentinite. Through sampling analysis of different ore bodies with different degrees of mineralization, according to different degrees of mineralization, the change of chemical components has been compared systematically. It is found that the content of SiO2is negatively correlated with the content of TFe and LOI in the process of mineralization. Accompanying with the increase of the degree of jade-mineralization, the content of SiO2will increase, and the contents of TFe and LOI will decrease. It is showed that TFe and LOI are mainly replaced by SiO2. With the replacement from serpentinite to jade, it becomes more transparent gradually, the color becomes more beautiful from dark gray and balck to dark green and olivine, the quality becomes more smooth, and the hardness increases.

Taishan jade; mineralization degree of jade; chemical composition; relationship

P585

A

2017-05-05；

2017-06-06；編輯曹麗麗

邱偉(1971—)，男，山東濟陽人，高級工程師，主要從事地質礦產勘查和泰山玉研究工作；E-mail:358183949@qq.com

邱偉.泰山玉玉化程度與化學成分的關系淺析[J].山東國土資源，2017,33(11)：37-42.

QIU Wei.Analysis on the Relationship between the Degree of Transformation and Chemical Composition in Taishan Jade[J].Shandong Land and Resources, 2017,33(11)：37-42.