中白色礦物研究

□TEXT　沈雁翱　 葉鵬　　蘇麗萍

1　引言

“紅綠寶”通常是業(yè)內(nèi)對(duì)紅剛玉—黝簾石共生物的稱呼，常用于制作手把件、擺件、手鐲、吊墜等，孤立存在的寶石級(jí)黝簾石則多以戒面形式出現(xiàn)[1]。王時(shí)麒、陳英麗等對(duì)紅綠寶的紅色、綠色、黑色礦物做了研究，確定了紅色礦物為剛玉，綠色礦物黝簾石，黑色礦物為鉻鐵尖晶石/鎂鈉閃石[1,2]；楊曉文等也對(duì)來自坦桑尼亞隆吉多紅剛玉礦礦物成分中的淺色礦物用能譜法分析，認(rèn)為淺色礦物是由斜長(zhǎng)石、鉻尖晶石、鎂鋁榴石組成[3]；而凌瀟瀟、吳瑞華等則針對(duì)粉白相間的長(zhǎng)英黝簾石質(zhì)玉進(jìn)行研究確定其為黝簾石、鈉長(zhǎng)石、石英、及少量褐簾石、單斜輝石等之共生體[4]；戴慧、蔣小平等則對(duì)紅藍(lán)相間的玉石進(jìn)行研究，確定了其主要由紅寶石、藍(lán)晶石組成，并伴有綠泥石、伊利石[5]；鄧長(zhǎng)劼、楊麗發(fā)現(xiàn)部分“紅綠寶”的綠色礦物除了黝簾石，還可能是鉻鐵云母[6]。近期筆者接到同時(shí)有紅、綠、黑、白的“紅綠寶”樣品，其中無明顯晶形白色礦物在鹽酸試驗(yàn)及紅外光譜測(cè)試中，與前人的結(jié)論并不吻合[3]。本文針對(duì)收集到的樣品之白色礦物部分采用常規(guī)寶石學(xué)設(shè)備和紅外光譜進(jìn)行研究，以確定其礦物成分及名稱，并基于礦物共生組合對(duì)紅綠寶的巖石成因進(jìn)行討論。

圖1　樣品

2　樣品、測(cè)試及結(jié)果

市面上的“紅綠寶”絕大多數(shù)為紅綠雙色，即剛玉—黝簾石，少部分“紅綠寶”則有含量不同、分布不均勻的白色礦物。本文選取白色部分比例明顯較大的1個(gè)樣品（圖1）小心敲取白色部分在室溫條件下進(jìn)行各項(xiàng)測(cè)試。

圖2　樣品的解理

2.1　常規(guī)寶石學(xué)測(cè)試及結(jié)果

樣品在敲取白色部分前，由于白色礦物部分具有一個(gè)面積相對(duì)較大且平滑的，用點(diǎn)測(cè)法獲得其折射率1.57。敲取出白色部分后，寶石顯微鏡下部分區(qū)域可見兩組近完全解理，夾角約80°（在顯微鏡拍照系統(tǒng)中測(cè)解理紋交角），見圖2。正交偏光下顯示集合消光，靜水法獲得相對(duì)密度約2.67。常規(guī)寶石學(xué)測(cè)試數(shù)據(jù)與長(zhǎng)石吻合[7]。

2.2　KBr壓片法透射紅外光譜測(cè)試及結(jié)果

選擇常規(guī)測(cè)試條件：分辨率4cm-1，掃描范圍400～4000cm-1，掃描次數(shù)64。樣品白色部分KBr壓片法獲得的紅外光譜在指紋區(qū)（400cm-1～1600cm-1）波形及特征峰值與文獻(xiàn)[8]中鈣長(zhǎng)石紅外光譜吻合，而與文獻(xiàn)[3][4][5]的結(jié)果不同，見圖3（注：因壓片的樣品厚度、表面光潔度、KBr吸水性等影響，透過率強(qiáng)度可能會(huì)有一些出入）。

圖3　樣品的紅外光譜

圖4　樣品的X射線粉晶衍射圖譜

2.3　XRD測(cè)試

在條件：Cu靶，電壓40KV，電流40mA下測(cè)試，樣品白色部分的XRD物相鑒定結(jié)果表明，白色部分的礦物是鈣長(zhǎng)石，見圖4，與紅外光譜表征的結(jié)果吻合。

3　討論

本文主要研究對(duì)象是“紅綠寶”這種巖石中的白色礦物，綜合常規(guī)測(cè)試、紅外光譜和X射線粉晶衍射結(jié)果，確定了研究樣品中的白色部分礦物是鈣長(zhǎng)石。

剛玉有多種成因，包括了接觸變質(zhì)、區(qū)域變質(zhì)、貧硅熔體結(jié)晶、熱液、交代等[9][10][11][12][13]；黝簾石是綠簾石族礦物的一員且顏色多種[14][15]，綠簾角閃巖相、角閃巖相以及熱液作用中也可以出現(xiàn)綠簾石，能出現(xiàn)綠簾石的地質(zhì)環(huán)境假如符合黝簾石成分條件也可以出現(xiàn)黝簾石，如貧鐵的綠片巖相中發(fā)育黝簾石。

鈣長(zhǎng)石同樣有多種成因。鈣長(zhǎng)石通常與鈉長(zhǎng)石混溶，以不同牌號(hào)的斜長(zhǎng)石形式出現(xiàn)在不同地質(zhì)體中，以比較純凈的鈣長(zhǎng)石形式（An90%～100%）出現(xiàn)罕見，故鈣長(zhǎng)石嚴(yán)格地說應(yīng)該是富鈣斜長(zhǎng)石。富鈣斜長(zhǎng)石最常出現(xiàn)在與巖漿相關(guān)的巖石中，如花崗巖類、偉晶巖，并且顯示出An牌號(hào)越大，巖石結(jié)晶溫度越高、符合鮑文反應(yīng)序列的特點(diǎn)。 此外，沉積條件下鈣長(zhǎng)石也可以因地殼深處富Al的強(qiáng)堿性熱液流經(jīng)硅質(zhì)巖層在與碳酸鹽反應(yīng)而生長(zhǎng)[16]。

在很多紅綠寶中，剛玉呈自形晶，綠色黝簾石呈無定形的集合體包裹著剛玉晶體，而白色的鈣長(zhǎng)石總是以不規(guī)則脈狀、點(diǎn)狀、小面狀穿插分布于剛玉—黝簾石的空隙中且對(duì)剛玉和黝簾石都沒有發(fā)生交代作用（圖5）。礦物包裹關(guān)系中，被包裹的完整晶形者往往指示其相對(duì)主晶是原生的[13]。有學(xué)者通過譜學(xué)和主微量元素配分模式研究了一些含鈣長(zhǎng)石（富鈣斜長(zhǎng)石）包體的剛玉，證明了剛玉主晶與熱液相關(guān)的交代成因和變質(zhì)成因[13][17]，但文獻(xiàn)的樣品特征與本文研究的紅綠寶中的剛玉和鈣長(zhǎng)石并不完全一致。筆者認(rèn)為：盡管從不同變質(zhì)相的典型代表礦物看，剛玉、黝簾石、鈣長(zhǎng)石有可能同時(shí)在一種物源富鋁貧硅且高溫的條件下共生，但無定形黝簾石集合體包裹剛玉、鈣長(zhǎng)石穿插分布與空隙的現(xiàn)象則指示了三者的結(jié)晶順序依次為：剛玉＞黝簾石＞鈣長(zhǎng)石。綜合三種礦物的成因及其在巖石中的形態(tài)，紅綠寶這種巖石是分期次形成的：首期富鋁貧硅的物源受到高級(jí)變質(zhì)作用出現(xiàn)剛玉；隨著溫度降低，至中級(jí)變質(zhì)階段黝簾石形成，包裹了前期形成的穩(wěn)定礦物—?jiǎng)傆瘢撾A段中黝簾石也可以由熱液中結(jié)晶形成；鈣長(zhǎng)石則最晚形成，在剛玉和黝簾石在結(jié)晶后，富Ca、Al和Si的熱液在對(duì)應(yīng)低級(jí)～中低級(jí)變質(zhì)的溫度下侵入到剛玉—黝簾石巖中，并在兩者的空隙處析出鈣長(zhǎng)石晶體。同時(shí)，由于初始富鋁貧硅的高溫條件較苛刻，接觸帶分布及熱液運(yùn)動(dòng)范圍的限制，“紅綠寶”這種剛玉黝簾石巖的分布是狹小的，以致至今為止這種巖石幾乎都在坦桑尼亞產(chǎn)出[3][18]，這與前人對(duì)坦桑尼亞相關(guān)寶石礦床的研究成果也是吻合的[19]。

圖5　紅綠寶中剛玉、黝簾石、鈣長(zhǎng)石的接觸關(guān)系

4　結(jié)論

1.常規(guī)寶石學(xué)測(cè)試、紅外光譜及X射線粉晶衍射結(jié)果同時(shí)證實(shí)本文所研究紅綠寶樣品中的白色礦物為鈣長(zhǎng)石。

2.“紅綠寶”中的剛玉、黝簾石、鈣長(zhǎng)石分別在不同期依次從剛玉、黝簾石、鈣長(zhǎng)石結(jié)晶，并且剛玉在高級(jí)變質(zhì)作用下形成，黝簾石在中級(jí)變質(zhì)形成，鈣長(zhǎng)石則是剛玉、黝簾石結(jié)晶后，富鈣、鋁、硅熱液滲入巖石空隙中析出。

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