秦紫玉的致色成因研究

崔擁軍，孫 羽

（中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心陜西總隊(duì)，陜西 西安 710003)

隨著生活水平的不斷提高，人們對(duì)玉石產(chǎn)品的需求愈加旺盛。近年來(lái)，我國(guó)珠寶市場(chǎng)中石英質(zhì)玉的份額亦不斷擴(kuò)大[1-2]。秦紫玉產(chǎn)地位于陜西省商洛市洛南縣，屬于石英質(zhì)玉石，原石顏色以紫色、綠色為主，部分紫綠搭配，也被稱為“華陽(yáng)紫玉”、“紫綠瑪瑙”、“洛南瑪瑙石”，經(jīng)過(guò)陜西省市場(chǎng)監(jiān)督管理局批準(zhǔn)發(fā)布的陜西省地方標(biāo)準(zhǔn)，被正式命名為“秦紫玉”[3]。作為一個(gè)新的玉種，自2014年大量涌入珠寶市場(chǎng)以來(lái)，受到玉石界的廣泛接受和認(rèn)可，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)玉石市場(chǎng)上的新寵[4-5]，短時(shí)間內(nèi)，秦紫玉雕刻作品多次參展，并先后獲得“天工獎(jiǎng)”、“玉龍獎(jiǎng)”等獎(jiǎng)項(xiàng)。由于其融入市場(chǎng)時(shí)間較短，目前研究程度仍較低。筆者在從事區(qū)域玉石礦地質(zhì)勘查以及地方標(biāo)準(zhǔn)制定項(xiàng)目中，通過(guò)野外觀察，采集不同色系的原石樣品進(jìn)行了巖礦測(cè)試分析，結(jié)合路線地質(zhì)調(diào)查等工作，對(duì)秦紫玉的致色機(jī)理和礦床成因進(jìn)行了研究。

1 地質(zhì)特征

秦紫玉礦床位于金堆城元古—早古生代上疊盆地，區(qū)域地層歸小秦嶺—豫西地層分區(qū)[5]。原石呈團(tuán)塊狀、透鏡狀不均勻賦存于中元古界薊縣系巡檢司組頂部的彩色泥質(zhì)板巖層中，賦礦層整體沿區(qū)內(nèi)白花嶺—水岔—路家街向斜南北兩翼呈似層狀、透鏡狀產(chǎn)出，其產(chǎn)狀與圍巖地層產(chǎn)狀一致，礦體周邊發(fā)育晚燕山期石英閃長(zhǎng)巖體(圖1)。底板圍巖為變質(zhì)微晶白云巖，直接頂板圍巖為變質(zhì)硅質(zhì)巖，間接頂板圍巖為變質(zhì)白云巖(圖2)。

2 取樣及測(cè)試分析

通過(guò)對(duì)秦紫玉手標(biāo)本觀察，取原石顏色為紫紅色、綠色、白色3種色系的標(biāo)本，研究其致色成因，所有樣品均采于野外礦層中。本次共選取了9件色澤均勻具有代表性的樣品，編號(hào)及顏色為B-1(山楂紅)、B-2(高粱紅)、B-3(葡萄紫紅)、B-4(深豆綠)、B-5(豆綠)、B-6(淺豆綠)、B-7(乳白)、B-8(青白)、B-9(冰白)，采樣位置見(jiàn)圖2b，樣品見(jiàn)圖3。

2.1 顯微鏡下觀察

圖1 秦紫玉礦體分布地質(zhì)簡(jiǎn)圖

圖2 秦紫玉原石賦存狀態(tài)

圖3 樣品照片

偏光顯微鏡下觀察顯示，秦紫玉礦物成分主要為石英(含量＞95%)，少量綠泥石、針鐵礦、赤鐵礦等礦物，石英晶體呈他形粒狀緊密結(jié)合，粒徑一般＜0.02mm，綠泥石、針鐵礦、赤鐵礦雜色礦物多分布于石英顆粒間隙(圖4)。因其成分、含量的不同，導(dǎo)致礦石的顏色不同，且雜色礦物的顏色與原石自身的體色相符合，紅色秦紫玉原石發(fā)育細(xì)小的赤鐵礦、針鐵礦等鐵質(zhì)金屬礦物(圖5a)，綠色秦紫玉原石發(fā)育有綠泥石礦物(圖5b)；不同粒度的石英顆粒呈層狀分布，顯示了重力影響作用下的原始沉積特征(圖5c)，秦紫玉主要由兩種不同粒徑的石英顆粒組成，且石英顆粒呈不規(guī)則橢圓狀排列，推測(cè)應(yīng)為燧石脫水所致(圖5d)。

圖4 樣品顯微鏡下特征

圖5 樣品掃描電鏡分析

2.2 掃描電鏡分析

掃描電鏡下，秦紫玉整體呈致密結(jié)合的粒狀結(jié)構(gòu)，不同顏色的樣品，所含礦物的能譜數(shù)據(jù)不同，致色礦物分布在石英顆粒間(圖5)。由于礦物太小，束斑覆蓋了周圍的石英，因此扣除石英成分后，B-1樣品能譜分析結(jié)果顯示(圖5a，表1)這些板狀物質(zhì)的鐵(Fe)含量較高，這顯示出較為明顯的針鐵礦α-FeO(OH)特征；B-5樣品能譜分析結(jié)果顯示(圖5b，表2)出了綠泥石Y3[Z4O10](OH)2·Y3(OH)6(化學(xué)式中Y主要代表Mg、Fe、Al；Z主要是Si和Al，偶爾可以是Fe或B)的特征。

2.3 化學(xué)分析

對(duì)采取的樣品進(jìn)行主量元素、微量元素分析，以便查找致色成分及元素。從元素分析結(jié)果看(表3)，主要成分含量與顏色略有相關(guān)性。其中，SiO2的平均含量，在白色樣品中最高為98.94%，紅色次之為98.09%，綠色最低為96.59%；Al2O3的平均含量，在白色樣品中最低為0.34%，紅色次之為0.83%，綠色最高為1.54%；Fe2O3的平均含量，在白色樣品中最低為0.38%，紅色次之為0.53%，綠色最高為0.63%；MgO的平均含量，在白色樣品中最低為0.047%，紅色次之為0.055%，綠色最高為0.19%；這與電子顯微鏡及掃描電鏡觀測(cè)的結(jié)果是一致的，即綠色系樣品中含有綠泥石礦物最多、紅色系樣品中含有少量鐵礦物及綠泥石、白色樣品中含有極少量綠泥石及鐵礦物。

表1 B-1樣品1號(hào)譜圖分析結(jié)果

表2 B-5樣品2號(hào)譜圖分析結(jié)果

表3 秦紫玉樣品主量元素化學(xué)分析結(jié)果 (單位：10-6)

從表3微量元素分析結(jié)果看，常規(guī)致色元素Cu、Cr、Pb、Mn等隨著顏色的變化，并無(wú)相關(guān)性。因此，不同顏色的樣品所含有的微量元素并無(wú)明顯區(qū)別。

2.4 X-射線粉晶衍射分析

對(duì)秦紫玉樣品進(jìn)行X-射線粉晶衍射分析(表4)，結(jié)果顯示主要礦物成分為石英，占總含量的96%以上，少量及微量礦物成分為赤鐵礦、綠泥石、伊利石、白云石、方解石。其中，在紅色樣品中能檢測(cè)出少量赤鐵礦，綠色樣品中均檢測(cè)出綠泥石，白色樣品中顯示為較純凈的石英，雜質(zhì)礦物含量較少。

表4 秦紫玉樣品X-射線粉晶衍射分析結(jié)果

2.5 電子探針?lè)治?/h3>

通過(guò)對(duì)樣品進(jìn)行電子探針?lè)治?，同樣證實(shí)針鐵礦和赤鐵礦是引起紅色的主要致色礦物，呈片狀，團(tuán)粒狀廣泛分布于石英顆粒間(圖6a、b)；在綠色樣品中明顯發(fā)育大量的綠泥石，為綠色的主要致色礦物(圖6c、d)，經(jīng)過(guò)電子探針數(shù)據(jù)計(jì)算，綠泥石可以進(jìn)一步分為輝綠泥石、鎂鐵綠泥石，這指示秦紫玉為還原環(huán)境下成玉[7-9]。

圖6 樣品電子探針?lè)治?/p>

3 結(jié)論

通過(guò)偏光顯微鏡下觀察、掃描電鏡分析、化學(xué)分析、X-射線粉晶衍射分析等手段，查明秦紫玉為礦物致色而非元素致色，致色礦物分布于石英顆粒中。秦紫玉紅色致色礦物為針鐵礦、赤鐵礦，綠色致色礦物為綠泥石。正是由于針鐵礦、赤鐵礦、綠泥石等礦物含量的差異形成秦紫玉紫綠顏色及紫綠搭配的特征。