芙蓉石內(nèi)纖維狀包裹體的研究現(xiàn)狀

胡 哲

中國地質(zhì)大學(xué)（北京）珠寶學(xué)院，北京 100083

前 言

淡紅色至薔薇紅色的石英，稱作芙蓉石，也稱薔薇水晶[1]，俗稱粉晶。市場上的弧面芙蓉石常見星光效應(yīng)，對應(yīng)于內(nèi)部較多的針狀或纖維狀包裹體。纖維狀包裹體與粉色水晶的分類有關(guān)，導(dǎo)致了六射星光，可能是芙蓉色的顏色成因，且其礦物成分、分布特征一直未有定論，因而對于針狀包裹體研究的重要性可見一斑。

1 芙蓉石簡介

水晶常見由六個柱面和菱面體組成的聚形自形晶，而粉色水晶經(jīng)常呈破碎塊狀產(chǎn)出，極少見晶形，1960年才發(fā)現(xiàn)存在粉色水晶的晶體，具有共存的左形和右形的菱面體組成的假六方錐的特征，粒度較小，見于美國和巴西某些礦床[2]。

由于結(jié)晶特征的明顯不同，使得粉色水晶的定義至今仍有爭議。粉色水晶可分為兩種[3]：粉石英（Pink Quartz）和薔薇石英（Rose Quartz），分類依據(jù)如下：第一，色調(diào)不同，較薔薇石英而言，粉石英色調(diào)偏冷；第二，粉石英對光線很敏感，暴露在光下會有明顯顏色變淺現(xiàn)象，而薔薇石英雖然也會褪色，但敏感度相對較低，指示了不同的顏色成因；第三，二者是在不同的地質(zhì)環(huán)境中形成的；第四，粉石英有發(fā)育較好的晶體外形，而薔薇石英通常呈不規(guī)則塊狀產(chǎn)出。

圖1 粉石英（a）和薔薇石英（b）Fig.1 Pink quartz (a) and rose quartz (b)

Applin K R指出[4]，粉色水晶內(nèi)是否含有纖維狀包裹體與水晶的成因有關(guān)，Ruby Range 和Black Hills產(chǎn)出的粉色水晶被認(rèn)為是偉晶巖成因，內(nèi)部一般存在較多纖維狀或針狀包裹體，而產(chǎn)自Arkansas的脈石英，被認(rèn)為來自與巖漿無關(guān)的熱液沉淀，其中未檢測出纖維的存在。White J S等[2]也發(fā)現(xiàn)，擁有晶形的粉色水晶內(nèi)部無針狀包裹體。

綜合前人研究成果，將產(chǎn)地特征、產(chǎn)狀特征及包裹體特征一一匹配，一般認(rèn)為薔薇石英（Rose Quartz）產(chǎn)自偉晶巖，因含有大量針狀包裹體而呈半透明狀，常與長石共生，一般呈塊狀產(chǎn)出，不見晶形，光照不易褪色，而粉石英（Pink Quartz）為熱液成因，內(nèi)部無纖維狀包裹體，透明度高，顏色應(yīng)該是與鋁、磷色心有關(guān)，可與煙晶共生，見光可能褪色。

國內(nèi)未將粉色水晶分類，而是統(tǒng)稱為“芙蓉石”，下文提到的芙蓉石或粉晶，均特指薔薇石英。

2 纖維狀包裹體的成分

金紅石是水晶中常見的包裹體[5]，芙蓉石內(nèi)部的纖維狀包裹體也被認(rèn)為是金紅石[6]。張蓓莉[1]、余曉艷[7]等認(rèn)為，芙蓉石的星光效應(yīng)是由內(nèi)部針狀金紅石包裹體造成的，由于金紅石細(xì)小，芙蓉石透明度較高，可顯示透星光。

Applin K R[5]把粉色水晶放入氫氟酸中腐蝕，通過X射線粉晶衍射對不溶的纖維狀包裹體進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)自美國蒙大納 Ruby Range的粉色水晶內(nèi)部纖維為藍(lán)線石；Goreva J S等[8]通過激光拉曼測試發(fā)現(xiàn)，粉色水晶內(nèi)部的針狀包裹體的譜線出現(xiàn)了205cm-1、280cm-1、405cm-1、508cm-1、950cm-1、1000cm-1的特征峰，與藍(lán)線石基本吻合；Kibar R等[9]把產(chǎn)自不同偉晶巖的薔薇石英樣品酸蝕后進(jìn)行顯微鏡、分光鏡觀察和分析，發(fā)現(xiàn)纖維是一種與藍(lán)線石有關(guān)的鋁硼硅酸鹽；Ignatov[10]、White J S[2]等認(rèn)為，馬達(dá)加斯加產(chǎn)的粉晶內(nèi)部的纖維狀包裹體為藍(lán)線石或一種與藍(lán)線石極為相似的礦物，可能是造成粉晶呈玫瑰色的原因，其他產(chǎn)地不明；Ma C[11]通過高分辨透射電子顯微鏡（HRTEM）和分析電子顯微鏡（AEM）對巴西、馬達(dá)加斯加和納米比亞的芙蓉石進(jìn)行了測試，發(fā)現(xiàn)所有樣品中均有纖維狀藍(lán)線石，無金紅石；胡哲等[12]對星光芙蓉石內(nèi)部的纖維狀、針狀包裹體進(jìn)行了拉曼測試，發(fā)現(xiàn)譜線未出現(xiàn)金紅石的特征峰，而與藍(lán)線石標(biāo)準(zhǔn)譜線基本吻合，纖維成分應(yīng)為藍(lán)線石與其他相的混合。

圖2 粉晶基底與包裹體拉曼譜線對比Fig.2 Comparison of Raman spectra between rose quartz and inclusions

綜上，可認(rèn)為芙蓉石內(nèi)部的針狀、纖維狀包裹體為藍(lán)線石或與其極為相似的礦物，而非水晶中常見的金紅石。藍(lán)線石為島狀硅酸鹽礦物，分子式[13]為Al7(BO3)(SiO4)3(O,OH)3，一般為纖維狀集合體，可與石英共生，顏色豐富，可呈粉色、紫色、藍(lán)色，常顯示從無色到淺粉色或從淡藍(lán)到紫色的強(qiáng)多色性[14]。

3 包裹體的形態(tài)及分布

藍(lán)線石作為包裹體出現(xiàn)在水晶中時，一般為藍(lán)色，尺寸較大，肉眼可見，直徑約1～4μm，呈放射狀出現(xiàn)在局部，不會影響水晶整體的顏色。

圖3 含有藍(lán)色藍(lán)線石的水晶和放射狀藍(lán)線石包裹體Fig.3 Rock crystal quartz with blue dumortierite and radial dumortierite inclusions

而芙蓉石內(nèi)部的藍(lán)線石為粉紅色，呈纖維狀，尺寸細(xì)小，密集分布于整顆寶石，經(jīng)適當(dāng)切磨可呈現(xiàn)星光。由于包裹體數(shù)量眾多，在一定程度上影響了主晶的物理化學(xué)性質(zhì)，可能是芙蓉石呈現(xiàn)粉色的原因。

圖4 藍(lán)線石包裹體——酸蝕后暴露在芙蓉石表面（a）與酸蝕后未溶的纖維（b）Fig.4 Dumortierite inclusions after acid etching——exposed on the surface of rose quartz (a) and fibrous (b)

上圖中，藍(lán)線石呈卷曲發(fā)絲狀，或與經(jīng)過酸蝕有關(guān)。產(chǎn)自馬達(dá)加斯加的星光芙蓉石經(jīng)輕微腐蝕，在掃描電鏡下可見近定向分布[2]。藍(lán)線石包裹體的長度可達(dá)幾百微米，直徑為0.1～0.2μm。

圖5 掃描電鏡下的藍(lán)線石，經(jīng)輕微腐蝕后暴露在芙蓉石表面Fig.5 Dumortierite under SEM was exposed to the surface of rose quartz after slight corrosion

關(guān)于藍(lán)線石在星光芙蓉石中的分布特征，一直未有定論。朱紅偉[17]等通過寶石學(xué)顯微鏡的觀察，發(fā)現(xiàn)針狀包裹體呈三個方向平行排列；呂林素[18]等認(rèn)為，當(dāng)芙蓉石中含有三組交角呈60°、密集定向排列的礦物針狀包裹體時，其弧面形寶石表面可顯示六射星光；White J S[2]同樣認(rèn)為，芙蓉石中的藍(lán)線石分為三組，依c軸呈規(guī)則的三方對稱。

圖6 星光芙蓉石及內(nèi)部的針狀包裹體分布簡圖Fig.6 Star rose quartz and distribution diagram of needle inclusions inside

胡哲等[12]在寶石顯微鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)纖維狀包裹體整體上呈放射狀，局部以60°交叉分布，在立體空間內(nèi)無三維對稱關(guān)系，且與光軸方向無明顯關(guān)系。

圖7 星光芙蓉石內(nèi)部的包裹體分布，整體放射狀（a）及局部三方對稱（b）Fig.7 Distribution of inclusions in rose quartz, radial (a) and tripartite symmetry (b)

Applin K R等[4]通過掃描電鏡發(fā)現(xiàn)，纖維狀包裹體隨機(jī)分布在整個樣品中。

加工經(jīng)驗(yàn)證明，晶體定向、切磨方向會對芙蓉石的星光展現(xiàn)產(chǎn)生影響[19]，一般而言，當(dāng)弧面寶石的底部或腰部垂直光軸、光軸出露點(diǎn)在弧面正中央時，星光的中心也會出現(xiàn)在弧面正中央，能最大程度地展示星光[20]，因此，芙蓉石內(nèi)部的纖維狀、針狀包裹體的排列，整體上應(yīng)該有一定的對稱關(guān)系。從多個學(xué)者的實(shí)驗(yàn)圖像來看，藍(lán)線石呈纖維狀，彎曲交叉分布，考慮到酸蝕的影響，主晶溶解后包裹體的形態(tài)可能會發(fā)生變化，故藍(lán)線石的真實(shí)形態(tài)和分布需要進(jìn)一步的、更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯俊?/p>

4 包裹體的成因

礦物中的包裹體按照生成順序，可分為先成包裹體、同生包裹體、后生包裹體[21]。先成包裹體是指早于主晶礦物形成，停止生長后并沒有被熔解，而是被主晶礦物所捕獲的礦物。先成包裹體一般為固相，處于主晶礦物結(jié)晶構(gòu)造位置上，通常形態(tài)規(guī)則[22]。同生包裹體指在宿主礦物結(jié)晶生長過程中同時生長形成的包裹體，主晶生長形成時由于受環(huán)境變化的影響而在內(nèi)部形成了晶體缺陷，這些缺陷中捕獲了熔體或流體，它們隨著宿主礦物的結(jié)晶和冷卻而結(jié)晶冷凝成各種相態(tài)[23]。芙蓉石內(nèi)部的藍(lán)線石為固體礦物，排除后生，在此不再贅述。

Meshram R R等[24]對產(chǎn)自Girola hill（Bhandara）的藍(lán)線石進(jìn)行研究，認(rèn)為藍(lán)線石是后期氣化活性成因，或是由富含硼酸的熱液與富鋁巖石中的二氧化鈦產(chǎn)生交代而產(chǎn)生。與石英脈與變質(zhì)巖有關(guān)（片巖），伴生礦物是鋁硅酸鹽——藍(lán)晶石晶型、硅線石、紅柱石，在某些產(chǎn)地作為偉晶巖、細(xì)晶巖和花崗質(zhì)巖石的次要成分存在。

Applin K R利用掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)[4]，藍(lán)線石纖維隨機(jī)分布在整個樣品中，它們的分布是否與石英某些生長特征或交叉晶界有關(guān)，目前還不能通過SEM觀察確定，推測藍(lán)線石屬先成包裹體，后被石英捕獲。

Goreva J S[8]表明，粉晶的顏色是由內(nèi)部粉色藍(lán)線石造成。藍(lán)線石在加熱時會褪色，放置一段時間后顏色恢復(fù)。對粉晶內(nèi)原生流體包裹體的研究表明，粉晶在400～450℃、3.5～4kbr的溫壓條件下結(jié)晶，此溫度范圍接近藍(lán)線石褪色的溫度，因此粉色藍(lán)線石不太可能是在石英的生長中被捕獲的。包裹體的另一種成因可能是纖維最初無色，在石英內(nèi)部生長，結(jié)晶后呈玫瑰色，但無色藍(lán)線石對輻照沒反應(yīng)，這就排除由輻射引起的色心產(chǎn)生顏色的可能，所以這種成因可能性較小。第三種可能的成因，也是Goreva J S最支持的說法，粉紅色的纖維相在430℃的溫度從石英中出溶，垂直光軸分布，呈三方對稱，產(chǎn)生六射星光。

不同學(xué)者的實(shí)驗(yàn)結(jié)果有一定差別，芙蓉石內(nèi)藍(lán)線石的成因至今未有定論。筆者認(rèn)為，包裹體的形態(tài)、在主晶內(nèi)的分布可在一定程度上指示其成因，故需要進(jìn)一步的觀察測試來確定藍(lán)線石包裹體的形態(tài)及分布特征，配合相應(yīng)的地質(zhì)學(xué)大型儀器測試，推測其成因。

5 纖維狀包裹體對顏色的貢獻(xiàn)

芙蓉石的粉色常被認(rèn)為是微量Ti/Mn/Fe的電荷轉(zhuǎn)移[25-27]或色心[28]造成，近些年來，Ma C[11]提出了纖維狀藍(lán)線石包裹體致色的觀點(diǎn)，Guzzo P L[29]對產(chǎn)自Borborema Pegmatite Province的無晶形芙蓉石進(jìn)行紫外-可見光譜（UV - Vis）、紅外光譜（IR）、電子順磁共振（EPR）及激光燒蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜（LA-ICP-MS）測試，發(fā)現(xiàn)其粉色與Al、Li、Ge、Ti及硅空位無關(guān)；Kibar R[9]實(shí)驗(yàn)所得OA光譜（optical absorption），顯示500nm處吸收帶，匹配粉色藍(lán)線石的光譜，證明了玫瑰色是由于藍(lán)線石造成的。

6 結(jié)論

芙蓉石可分為粉石英和薔薇石英，前者產(chǎn)出時有晶形，且內(nèi)部無針狀包裹體，后者一般無晶形，呈破碎塊狀，內(nèi)部大量針狀包裹體，多有星光效應(yīng)，其中粉石英極為少見，常見的芙蓉石大多為產(chǎn)量多、粒度大的薔薇石英。

薔薇石英里針狀或纖維狀的包裹體常被認(rèn)為是金紅石，但近年的研究中，XRD、激光拉曼、HRTEM及AEM等手段證明，包裹體為藍(lán)線石或藍(lán)線石類似物，不存在金紅石。

纖維狀、針狀藍(lán)線石包裹體在低倍放大下整體呈放射狀，局部存在三方對稱，經(jīng)酸蝕后在掃描電鏡下呈卷曲狀，對稱關(guān)系不明顯，因而無法確定其為先于主晶形成或是同生出溶所致。

UV - Vis及OA光譜顯示，遍布整體的粉色藍(lán)線石對芙蓉石的粉色有明顯貢獻(xiàn)。

未來關(guān)于芙蓉石內(nèi)針狀包裹體的研究，應(yīng)著重于確定其礦物種類，探究準(zhǔn)確的化學(xué)式，驗(yàn)證其是否為藍(lán)線石；探尋更恰當(dāng)?shù)姆绞綄Πw進(jìn)行觀察，盡量避開酸蝕的預(yù)處理，避免強(qiáng)酸對其形態(tài)的影響；擴(kuò)充標(biāo)本容量，對比多個產(chǎn)地的薔薇石英中包裹體特征；觀察包裹體的分布與主晶結(jié)晶習(xí)性是否有關(guān)；利用大型儀器測試，結(jié)合地質(zhì)成因分析，確定藍(lán)線石包裹體的成因。