云南麻栗坡祖母綠的礦物包裹體特征研究

姜 雪，余曉艷，郭碧君，徐 錞

(1.中國地質(zhì)大學(北京)珠寶學院， 北京 100083； 2. 國標(北京)檢驗認證有限公司， 北京 101407)

祖母綠是含鉻和(或)釩的淺至深綠色、藍綠色、黃綠色的綠柱石。祖母綠不僅是四大高檔寶石之一，在地質(zhì)學上也具有重要的研究價值。祖母綠中包裹體對確定祖母綠的成礦地質(zhì)條件、成因、類型具有重要意義。祖母綠包裹體研究可為鑒別祖母綠的產(chǎn)地和寶石鑒定提供依據(jù)。

云南省麻栗坡祖母綠寶石礦位于麻栗坡縣城以南約25 km處，是國內(nèi)首例具有一定經(jīng)濟意義的祖母綠礦床(馮明剛等， 2000)。近年，國內(nèi)外學者對云南祖母綠及其包裹體的研究表明，云南祖母綠是典型的高釩型祖母綠(鄭育宇， 2017)，其中出現(xiàn)的顏色環(huán)帶多樣(姜雪， 2015)。祖母綠中所含的黑云母、黑色電氣石、斜長石、毒砂等礦物包裹體組合具有重要的標型意義(李強， 2001)。其中的多相流體包裹體、細小片狀黑云母、顯微針狀黑色電氣石、微晶狀不透明金屬礦物包裹體及微裂隙群是導致祖母綠透明度低的主要緣由(李強， 2001)。云南祖母綠中含銳鈦礦型的TiO2包裹體(祖恩東等，1999)。

按構(gòu)造的空間展布方式，云南麻栗坡祖母綠賦礦構(gòu)造可分為兩類：一類為NNE向和NE向張剪裂隙構(gòu)造，已發(fā)現(xiàn)的偉晶巖脈體共30余條，是主要的含礦構(gòu)造；另一類是順面理發(fā)育的次級韌性剪切滑脫帶內(nèi)發(fā)育的礦脈(胡榮榮， 2008)(下文簡稱為：順層剪切帶礦脈)。前人對云南祖母綠包裹體的研究較為抽象，未區(qū)分產(chǎn)狀。本文在野外工作的基礎(chǔ)上，對偉晶巖礦脈和順層剪切帶礦脈兩種產(chǎn)出狀態(tài)的云南麻栗坡祖母綠分別進行了系統(tǒng)的包裹體特征研究。不同產(chǎn)狀的祖母綠中不同的包裹體組合、包裹體成分分析等研究不僅可為祖母綠的產(chǎn)地鑒定提供依據(jù)，具有寶石學意義，也對揭示云南麻栗坡祖母綠的成因類型具有重要意義。

1 樣品及測試方法

本文選用包裹體特征明顯的樣品15塊：偉晶巖礦脈樣品JD7、JD8、JD11、JD12、FZ13、FZ15、FZ17、HD5；順層剪切帶礦脈樣品JD14、FZ1、FZ3、FZ4、FZ5、FZ8、FZ14。典型樣品圖片如圖1所示。樣品特征如表1所示。

將樣品切磨成薄片，置于偏光顯微鏡下觀察，所用儀器為中國地質(zhì)大學(北京)珠寶學院寶石研究實驗室OLYMPUS-BX51偏光顯微鏡。

云南祖母綠中裂隙、色帶發(fā)育，影響了其透明度，大多數(shù)包裹體在顯微鏡下不容易觀察和識別。因此，本文采用偏光顯微鏡、電子探針及背散射圖像、陰極發(fā)光等對其包裹體進行系統(tǒng)研究。

陰極發(fā)光儀器為中國地質(zhì)大學(北京)珠寶學院RELION Ⅲ CL型陰極發(fā)光儀，儀器生產(chǎn)廠家為美國RELION，測試條件為電壓5～6 kV，電流0.3～0.6 mA， 曝光時間10～30 s。

圖 1 圖1 JD7、FZ17、FZ4、FZ5號樣品圖片[圖中標注的礦物名稱縮寫除祖母綠為Eme外，其余參見沈其韓(2009)，下同]Fig.1 Photos of sample JD7, FZ17, FZ4 and FZ5[the mineral abbreviations in photo are according to Shen Qihan(2009), except Eme for emerald, the same blow]

表 1 云南麻栗坡祖母綠樣品特征Table 1 Characteristics of emerald samples from Malipo, Yunnan Province, China

電子探針測試在中國地質(zhì)科學院礦產(chǎn)資源研究所礦物學與微束分析實驗室完成， 采用JXA-8230型電子探針能譜儀。 測試條件為： 定量加速電壓15 kV； 束斑直徑5 μm，工作電流20 mA，標準樣品為天然礦物或合成氧化物的國家標準。

2 測試結(jié)果與討論

2.1 長石

鉀長石是本區(qū)主要的偉晶巖礦脈組成礦物。祖母綠中的鉀長石包裹體常見環(huán)帶，陰極發(fā)光下鉀長石環(huán)帶呈中等橙紅或橙黃-藍紫色發(fā)光，環(huán)帶內(nèi)核Ba含量高處為藍紫色，邊部為橙黃色(圖2)。斜長石成分是鈉長石，是偉晶巖礦脈組成礦物(圖3d)。長石成分分析見表2。

FZ17號祖母綠中包裹板狀鉀長石(點FZ-17b-2-2)，發(fā)育格子雙晶(圖3a、3b)。FZ15號祖母綠中含鉀長石(點FZ-15a-3-2)、斜長石(點FZ-15a-3-3)。鉀長石邊緣破碎，受后期強烈地質(zhì)作用影響，有的呈脈狀分布于祖母綠中(圖3c)。斜長石呈脈狀(圖3d)。

圖 2 樣品FZ14祖母綠中的包裹體陰極發(fā)光照片F(xiàn)ig. 2 CL photo of emerald inclusions in sample FZ14

JD8號祖母綠中含鉀長石(點JD-8-3-2～5)、鈉長石(點JD-8-3-7)。鉀長石包裹體可見3層環(huán)帶(圖3e)。FZ13號祖母綠中包裹鉀長石(3層環(huán)帶)(點FZ-13-2-2～4)(圖3f)。對鉀長石環(huán)帶成分進行投點(圖4)，對應背散射圖像，環(huán)帶核部呈白色，幔部呈灰白色，邊部呈灰黑色，個別鉀長石邊緣出現(xiàn)少量的亮白色區(qū)域，但不形成環(huán)帶。從核部到邊部，Ba含量減少，Al減少，Si升高，K升高。環(huán)帶的出現(xiàn)與其結(jié)晶時巖漿組成及其所處條件(如溫度、壓力、氧逸度和水逸度)有關(guān)(張峰等， 2009； 劉春花等， 2013)，并且揭示了云南祖母綠多期多階段的生長環(huán)境變化。

表 2 長石的電子探針結(jié)果 wB/%Table 2 Electron microprobe result of feldspar

圖 3 樣品FZ17、FZ15、JD8祖母綠中的包裹體照片F(xiàn)ig. 3 Emerald inclusions in sample FZ17 FZ15 and JD8a—FZ17單偏光下照片； b—FZ17正交偏光下照片； c, d—FZ15的背散射(BSE)圖像; e—JD8鉀長石環(huán)帶背散射(BSE)圖像； f—FZ13鉀長石環(huán)帶背散射(BSE)圖像a—sample FZ17 under plainlight; b—sample FZ17 under crossed nicols; c—BSE photo of sample FZ15; d—BSE photo of sample FZ15; e—BSE photo of potassium feldspar zone in sample JD8; f—BSE photo of potassium feldspar zone in sample FZ13

圖 4 鉀長石成分環(huán)帶分析折線圖(橫坐標為核部-幔部-邊部點號為1、2、3)Fig. 4 Line chart of potassium feldspar zone analysis(X-axis is core-mantle-edge; Dot mark is 1, 2 and 3)

2.2 電氣石

偏光鏡下，順層剪切帶樣品FZ14號祖母綠中的電氣石包裹體呈紅棕色-褐色，多色性強，柱狀，橫截面為球面三角形，有的橫截面可見顏色環(huán)帶環(huán)繞球面三角形斷面分布(圖5a、5b)。陰極發(fā)光下不發(fā)光(圖2)。

電氣石包裹體的成分見表3，結(jié)果表明，云南祖母綠中的電氣石包裹體為堿性電氣石中的鎂電氣石(dravite)，且其成分中釩和鉻含量偏高。

2.3 云母

祖母綠中的云母包裹體在偏光顯微鏡下觀察為褐色，多色性明顯，片狀，一組極完全解理，陰極發(fā)光下不發(fā)光。黑云母受熱液作用可蝕變?yōu)榫G泥石、白云母等。順層剪切帶礦脈中黑云母粒度較小，與綠色白云母混雜生長。

順層剪切帶樣品FZ1號祖母綠中包含片狀黑云母(圖6)，來自圍巖云母片巖。

對黑云母進行成分分析見表4。計算出陽離子數(shù)為： Si 2.915 9, AlⅣ1.084 1, AlⅥ0.324 7, Ti 0.035 2, Fe3+0.314 7, Fe2+0.558 2, Mn 0.035 5, Mg 1.374 3, Ca 0.001 0, Na 0.152 5, K 0.889 1, 合計7.685 3。在三角圖中進行投點，結(jié)果表明，云南祖母綠中所含黑云母包裹體為鎂質(zhì)黑云母(圖7)。黑云母來源是殼?；煸?圖8)(周作俠， 1986； 東前等， 2011)。

另外，F(xiàn)Z13號偉晶巖脈中的祖母綠含有白云母包裹體(圖3f)，呈淺-深綠色，細小的鱗片狀。石英脈中祖母綠中包裹的綠色白云母含V相對較高(表5)。

偏光顯微鏡下觀察結(jié)合電子探針測試、陰極發(fā)光觀察確定的包裹體除了鉀長石、鈉長石、鎂電氣石、黑云母、白云母之外，還有方解石、螢石、石英、祖母綠、磷灰石(圖2、3f)、榍石(圖6)、鋯石(圖3e)、綠簾石、白鎢礦、黃鐵礦(圖3d)、毒砂、閃鋅礦(圖3d)、方鉛礦(圖3d)、透輝石、綠泥石(圖6)。偉晶巖脈和順層剪切帶中的祖母綠均含有鉀長石、鈉長石、電氣石、螢石、祖母綠(綠柱石)、黑云母、榍石、磷灰石、黃鐵礦、綠泥石、綠簾石包裹體。白云母、方解石、石英、鋯石、毒砂、閃鋅礦、方鉛礦、透輝石僅出現(xiàn)在偉晶巖脈中的祖母綠包裹體中；而白鎢礦僅出現(xiàn)在順層剪切帶中的祖母綠包裹體中。將云南祖母綠中所含礦物包裹體按祖母綠產(chǎn)狀總結(jié)如表6。

圖 5 樣品FZ14祖母綠中的包裹體的單偏光(a)、正交偏光(b)照片F(xiàn)ig. 5 Photos under plainliaht(a) and crossed nicols(b) of emerald inclusions in sample FZ14

表 3 電氣石的電子探針結(jié)果 wB/%Table 3 Electron microprobe result of tourmaline

圖 6 樣品FZ1的背散射(BSE)圖像Fig. 6 BSE photo of sample FZ1

3 結(jié)論

(1) 云南麻栗坡祖母綠中常見的礦物包裹體有鉀長石、鈉長石、方解石、螢石、電氣石、石英、祖母綠(綠柱石)、黑云母、白云母、白鎢礦；圍巖和礦脈中的副礦物磷灰石、榍石、鋯石也會包裹在祖母綠中；有時含有金屬礦物包裹體黃鐵礦、毒砂、閃鋅礦、方鉛礦；透輝石包裹體僅出現(xiàn)在偉晶巖脈祖母綠樣品中；偶見綠泥石包裹體，均為其他礦物包裹體綠泥石化產(chǎn)生。

表 4 黑云母的電子探針分析 wB/%Table 4 Electron microprobe analysis of biotite

圖 7 黑云母分類投點圖(底圖據(jù) Foster, 1960)Fig. 7 Biotite classification scatter diagram (the base map is according to Foster, 1960 )

圖 8 黑云母來源投點圖(底圖據(jù)周作俠，1986)Fig. 8 Source of biotite scatter diagram (the base map is according to Zhou Zuoxia, 1986)

表 5 白云母的電子探針結(jié)果 wB/%Table 5 Electron microprobe result of muscovite

表 6 偉晶巖脈和順層剪切帶中祖母綠中的包裹體Table 6 Emerald inclusions in pegmatite veins and shear zone veins

(2) 云南麻栗坡祖母綠具有產(chǎn)地特征的包裹體有黑色鎂電氣石、含釩的白云母、具有環(huán)帶的鉀長石、毒砂、鎂質(zhì)黑云母、白鎢礦。

(3) 偉晶巖脈和順層剪切帶中的祖母綠均含有鉀長石、鈉長石、電氣石、螢石、祖母綠(綠柱石)、黑云母、榍石、磷灰石、黃鐵礦、綠泥石、綠簾石包裹體。白云母、方解石、石英、鋯石、毒砂、閃鋅礦、方鉛礦、透輝石僅出現(xiàn)在偉晶巖脈中的祖母綠包裹體中； 而白鎢礦僅出現(xiàn)在順層剪切帶中的祖母綠包裹體中。

(4) 祖母綠中鉀長石包裹體環(huán)帶從核部到邊部，Ba含量減少，Al減少，Si升高，K升高。環(huán)帶的出現(xiàn)與其結(jié)晶時巖漿組成及其所處條件(如溫度、壓力、氧逸度和水逸度)有關(guān)。并且揭示了云南祖母綠多期多階段的生長環(huán)境變化。

(5) 黑云母是各產(chǎn)地祖母綠中最常見的包裹體之一。云南麻栗坡祖母綠中的黑云母包裹體為鎂質(zhì)黑云母，其來源是殼?；煸?。