新疆粉色軟玉的譜學(xué)特征及顏色成因研究

唐建磊,王含予

(1.江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院，江西 贛州 341000；2.廣州番禺職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 番禺 511400)

和田玉因其溫潤(rùn)的質(zhì)地、深厚的文化底蘊(yùn)一直受到我國(guó)人民的喜愛，近年來(lái)粉色的和田玉品種，因其特征的顏色為人所關(guān)注。粉色是和田玉中的罕見顏色，市場(chǎng)上的粉色和田玉多出自青海及新疆。來(lái)自青海的粉色和田玉常呈淺藕粉色到深藕粉色、微透明到半透明外觀，在市場(chǎng)上一般被稱為藕粉玉，其顏色與微量元素Mn有關(guān)[1]，而來(lái)自新疆的粉色“和田玉”經(jīng)測(cè)試其主要成分為直閃石，應(yīng)稱為直閃石玉，其顏色也與微量元素Mn有關(guān)[2]。

近期市面上出現(xiàn)了一種全新的來(lái)自新疆的粉色和田玉，由于數(shù)量稀少，目前少有此類和田玉的報(bào)道和相關(guān)資料。本次研究通過(guò)X射線衍射分析測(cè)試、顯微偏光觀察、傅里葉紅外光譜測(cè)試、拉曼光譜測(cè)試及電子探針測(cè)試等手段對(duì)這種新型粉色軟玉的譜學(xué)特征和顏色成因進(jìn)行探究，為后續(xù)研究提供相應(yīng)參考。

1 樣品與測(cè)試方法

1.1 基本特征

本次研究的粉色軟玉樣品，是在新疆且末礦區(qū)的實(shí)地考察中采集到的(見圖1)，樣品大部分呈淡粉色調(diào)，粉色逐漸變淡并最終漸變?yōu)榘咨?，通過(guò)肉眼觀察粉色部位的軟玉顆粒感較明顯，在切磨加工過(guò)程中，明顯發(fā)現(xiàn)軟玉的粉色部位硬度與韌性低于白色部位的軟玉。在同一礦區(qū)中發(fā)現(xiàn)有呈粉色調(diào)的未知巖石(見圖2)，猜測(cè)這種粉色未知巖石對(duì)于軟玉呈現(xiàn)粉色調(diào)具有一定的影響。

圖1 淡粉色軟玉Fig.1 Light pinknephrite

圖2 粉色未知礦物Fig.2 Unknown pink mineral

將采集到的樣品進(jìn)行簡(jiǎn)單的切磨拋光，得到兩塊實(shí)驗(yàn)樣品(如圖3)，其中T-1為粉色軟玉，Y-2為粉色未知巖石。

圖3 實(shí)驗(yàn)樣品Fig.3 Laboratory samples

1.2 測(cè)試方法

X射線衍射分析在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)材化學(xué)院粉晶衍射實(shí)驗(yàn)室完成，采用的儀器是Bruker AXS 公司的D8-FOCUS的X射線衍射儀。測(cè)試條件為：CuKα射線，Ni濾波片，X光管工作電壓為40 kV，電流為40 mA，光闌系統(tǒng)為DS=SS=1°；RS=0.3 mm。采用連續(xù)掃描的方式，掃描步長(zhǎng)0.01°，掃描速度0.05秒每步(0.05 sec/step)，λ=1.540598?。掃描范圍為3°～65°，采用超能探測(cè)器。

電子探針成分分析在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室利用配備4道波譜儀的JEOL JXA-8100電子探針完成，工作條件為：加速電壓 15 kV，加速電流 20 nA，束斑直徑 10 μm，所有測(cè)試數(shù)據(jù)均進(jìn)行了ZAF校正處理，元素特征峰的測(cè)量時(shí)間為10s，背景測(cè)量時(shí)間為5s。

拉曼光譜測(cè)試在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)珠寶學(xué)院珠寶檢測(cè)中心完成，激光拉曼光譜儀為德國(guó)Bruker公司所生產(chǎn)，型號(hào)為SENTERRA。測(cè)試條件：激發(fā)光源為532nm，激光強(qiáng)度為20mW，掃描時(shí)間10s，掃描次數(shù)3次，分辨率為3～5 cm-1，掃描波段為200 cm-1～3700cm-1，室溫20°。

樣品的紅外光譜采用反射法，在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)珠寶學(xué)院的VERTEX80型傅里葉紅外光譜儀上完成。測(cè)試條件：掃描時(shí)間16s，分辨率為4 cm-1，掃描范圍(反射)為400 cm-1～4000cm-1，室溫20°。

2 結(jié)果與分析

2.1 X射線衍射分析

樣品的X射線衍射圖譜用Xray Run 4.0軟件及所附帶的ICDD PDF2-2003數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行分析處理，測(cè)試圖譜見圖4所示。

圖4 樣品T-1和Y-2 X射線粉晶衍射測(cè)試結(jié)果圖Fig.4 X-ray powder crystal diffraction test results of sample T-1 and Y-2

樣品T-1的主要特征譜線位于14.2589 ?(001)、9.3377 ?(001)、8.3951 ?(110)、7.1253 ?(002)、5.0713 ?(001)、4.7469 ?(200)、4.6713 ?(002)、4.5075 ?(040)、3.2704 ?(240)等處。與標(biāo)準(zhǔn)PDF卡片對(duì)比，顯示粉色軟玉樣品的X射線粉末衍射峰與綠簾石標(biāo)準(zhǔn)譜峰(PDF：74-1733)、透閃石標(biāo)準(zhǔn)譜峰(PDF：86-1319)及斜綠泥石標(biāo)準(zhǔn)譜峰(PDF：79-1270)有較高的匹配度。說(shuō)明粉色軟玉樣品中含有透閃石、綠簾石和斜綠泥石等礦物。

樣品Y-2的主要特征譜線位于8.0794～8.0846?(100)(200)、5.0079～5.0089?(002)、4.2511～4.2482?(100)、4.0422～4.0433?(200)、3.3401～3.3402?(101)、3.0315～3.0326?(104)、2.8625?(013)、2.7733?(020) 、2.8639～2.8640?(600)等處。與標(biāo)準(zhǔn)PDF卡片對(duì)比，結(jié)果顯示未知粉色巖石樣品的X射線粉末衍射峰與綠簾石標(biāo)準(zhǔn)譜峰(PDF：74-1733)、黝簾石標(biāo)準(zhǔn)譜峰(PDF：74-1733)、方解石標(biāo)準(zhǔn)譜峰(PDF：83-1762)及石英標(biāo)準(zhǔn)譜峰(PDF：83-1762)有較高的匹配度。說(shuō)明其礦物成分較為復(fù)雜，含有綠簾石、黝簾石、方解石和石英等。

2.2 電子探針?lè)治?/h3>

對(duì)T-1與Y-2進(jìn)行電子探針測(cè)試，每個(gè)樣品選取兩個(gè)點(diǎn)位進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試點(diǎn)位如圖5所示。

圖5 樣品T-1和Y-2電子探針測(cè)試點(diǎn)位圖Fig.5 The electronic probe test points of sample T-1 and Y-2

樣品的電子探針測(cè)試結(jié)果如表1所示。由于電子探針測(cè)試元素范圍的局限性(只能測(cè)試元素4Be-92U)，有些元素不在測(cè)試范圍內(nèi)，加上儀器本身誤差，所以測(cè)試總量不足100%，但是基本都大于95%，因此測(cè)試數(shù)據(jù)有效。

表1 樣品T-1和Y-2電子探針測(cè)試結(jié)果Table 1 Electron probe test results of sample T-1 and Y-2

測(cè)試結(jié)果表明，T-1的主要化學(xué)成分是SiO2、MgO、CaO，其中SiO2的含量在58%左右，MgO的含量在25%左右，CaO的含量在12%左右，除此之外，還含有少量的Na、K、Fe、Mn等元素。樣品Y-2的主要化學(xué)成分是SiO2、Al2O3、CaO，還含有少量的Na、Mg、K、Fe、Mn等元素，其中SiO2的含量在40.279～42.55%之間，Al2O3的含量在27.72～31.112%之間，CaO的含量在21.239～22.601%之間。

結(jié)合X射線粉晶衍射測(cè)試結(jié)果，通過(guò)判別計(jì)算得到各個(gè)樣品的晶體化學(xué)式(見表2)。通過(guò)各樣品的化學(xué)式我們可以看出，樣品T-1所測(cè)點(diǎn)的化學(xué)式與透閃石化學(xué)式相符[3]，且粉色調(diào)隨Mn含量增加而明顯變深，樣品Y-2所測(cè)點(diǎn)的化學(xué)式符合綠簾石族的化學(xué)通式A2B3[SiO4] [ Si2O7] O (OH)[4]，粉色未知巖石主要礦物為綠簾石，且粉色調(diào)隨Mn含量增加而明顯變深，推測(cè)Mn是導(dǎo)致綠簾石呈現(xiàn)粉色的主要原因。

表2 測(cè)試樣品晶體化學(xué)式Table 2 Crystal chemical formula of test sample

2.3 偏光顯微鏡測(cè)試

將樣品磨制成0.03mm厚的光片，在偏光顯微鏡下觀察，通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)(見表3)，T-1中主要礦物成分為透閃石，呈纖維狀及放射狀，極少數(shù)大顆粒透閃石斑晶呈柱狀或粒狀，薄片中顏色為無(wú)色，單偏光下正中突起，正交偏光下最高干涉色為Ⅱ級(jí)藍(lán)，斜消光，正延性。具有兩組完全解理，夾角約為56°，另外含有部分雜質(zhì)礦物，如方解石、蛇紋石、斜長(zhǎng)石、石英等，而未見到綠簾石。Y-2中主要礦物為綠簾石，晶體沿b軸延長(zhǎng)呈柱狀橫斷面近六邊形，也常呈粒狀，但是由于樣品發(fā)生過(guò)強(qiáng)烈的蝕變作用，綠簾石的晶形幾乎無(wú)法辨別，薄片中樣品顏色為淡黃色，單偏光下正高突起，糙面明顯，顏色為淡黃色，正交偏光下常呈Ⅱ—Ⅲ級(jí)干涉色，干涉色鮮艷明亮，但分布往往不均勻，也可見干涉色呈環(huán)帶狀出現(xiàn)。除此之外還發(fā)現(xiàn)有大量泥晶方解石。

表3 樣品T-1和Y-2在偏光顯微鏡下特征Table 3 Characteristics of sample T-1 and Y-2 under polarizing microscope

由以上偏光顯微鏡觀察可知，粉色軟玉中主要礦物為透閃石，還發(fā)現(xiàn)有方解石、蛇紋石等雜質(zhì)礦物。未知巖石中主要礦物為綠簾石，且經(jīng)過(guò)了強(qiáng)烈蝕變作用，除此之外還含有碳酸鹽類礦物，猜測(cè)綠簾石是由于在中酸性巖漿侵入體與白云質(zhì)大理巖的接觸帶中，隨著熱液溫度的降低，而發(fā)生低溫鈣質(zhì)交代的復(fù)變質(zhì)作用而成，并且由于交代不徹底而殘留有大量方解石。

2.4 拉曼光譜分析

T-1的拉曼光譜測(cè)試結(jié)果顯示其主要峰位位于：220、392、412、671、928、1026、1057、3674cm-1等處(圖6)，與透閃石的標(biāo)準(zhǔn)譜峰基本一致[5]。在這其中671cm-1處附近的拉曼譜峰歸屬于Si-O-Si對(duì)稱伸縮振動(dòng)，3674cm-1處的譜峰是由M-OH的振動(dòng)引起，1057 cm-1、1026cm-1、928 cm-1附近歸屬于Si-O伸縮振動(dòng)，220 cm-1、392 cm-1、412cm-1等歸屬于晶格振動(dòng)。

圖6 T-1的拉曼光譜圖Fig.6 Raman spectrum of sample T-1

2.5 紅外光譜分析

圖7為T-1的紅外光譜測(cè)試結(jié)果，其主要峰位位于455、548、647、680、758、829、915、998、1064、1145、1281cm-1等處，顯示了透閃石的特征吸收譜帶[6]。其中最強(qiáng)吸收區(qū)出現(xiàn)在548cm-1左右，指派為OH平動(dòng)的耦合振動(dòng)。由位于以455cm-1為中心對(duì)稱的尖銳吸收峰，歸屬于M位陽(yáng)離子與O配位的晶格振動(dòng)的晶格振動(dòng)。800～600cm-1的頻率范圍內(nèi)出現(xiàn)3個(gè)強(qiáng)度中等到弱的吸收峰，758、680、647cm-1歸屬于(Si-O-Si)的對(duì)稱伸縮振動(dòng)。1300～800cm-1頻區(qū)指派為(O-Si-O)和(Si-O-Si)的反對(duì)稱伸縮振動(dòng)及(O-Si-O)的對(duì)稱伸縮振動(dòng)，這一范圍內(nèi)譜帶復(fù)雜而且疊加較多，造成了這一頻區(qū)內(nèi)吸收帶較多，分為位于：1281、1145、998、915、829 cm-1。

圖7 T-1的紅外光譜Fig.7 FTIR spectrum of sample T-1

3 結(jié)論

(1)通過(guò)對(duì)粉色軟玉進(jìn)行譜學(xué)及礦物學(xué)測(cè)試，表明其主要成分為透閃石、同時(shí)X射線衍射測(cè)試結(jié)果顯示其中還含有一定量的綠簾石及斜綠泥石。

(2)X射線衍射測(cè)試、電子探針測(cè)試及偏光顯微鏡觀察結(jié)果顯示：粉色未知礦物主要成分為綠簾石，并含有少量黝簾石、方解石和石英，且綠簾石因含Mn而呈現(xiàn)粉色調(diào)。

(3)推測(cè)粉色軟玉的顏色屬于次生色，是由于在軟玉形成過(guò)程中少量含Mn綠簾石混入軟玉中而造成的。