香花玉黑色斑塊的礦物學(xué)與光譜學(xué)特征

葉 鵬，曾少乾，侯治華，陳 昊，朱桂軍

（湖南省地質(zhì)測(cè)試研究院，湖南 長(zhǎng)沙 410007）

新發(fā)現(xiàn)的香花玉是一種軟玉資源，主要分布在湖南省臨武縣香花嶺地區(qū)。在大地構(gòu)造位置，該區(qū)處于NE向郴州-臨武深大斷裂帶與SN向耒陽(yáng)-臨武斷裂帶的交匯部位，通天廟穹隆背斜的北東翼傾伏端。通天廟穹隆背斜軸呈近南北向，核部為寒武系變質(zhì)砂巖；翼部依次分布著泥盆紀(jì)、石炭紀(jì)及二疊紀(jì)地層。中泥盆統(tǒng)跳馬澗組由砂礫巖、砂巖、砂頁(yè)巖組成；棋梓橋組為白云質(zhì)灰?guī)r和灰?guī)r；上泥盆統(tǒng)佘田橋組為白云質(zhì)灰?guī)r及砂巖；石炭系則為灰?guī)r和碎屑巖。區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，礦產(chǎn)資源豐富［1］。香花玉是湖南省第一次大規(guī)模發(fā)現(xiàn)的一種透閃石質(zhì)玉石資源，國(guó)內(nèi)對(duì)其研究幾乎空白。本文在項(xiàng)目研究過(guò)程中，著重對(duì)香花玉中黑色斑塊的礦物學(xué)和光譜學(xué)特征進(jìn)行詳細(xì)測(cè)試分析。

1 樣品及研究方法

在項(xiàng)目全面研究的過(guò)程中，著重對(duì)黑色斑塊進(jìn)行詳細(xì)的測(cè)試和分析。在采集的樣品中挑選LH28和LH32兩件樣品，所選樣品照片如圖1所示，其來(lái)源及外觀特征見(jiàn)表1。

圖1 LH28和LH32樣品照片

表1 樣品情況表

首先利用寶石顯微鏡觀察黑色斑塊在放大倍數(shù)下的外觀，其次利用偏反光顯微鏡較深入地分析黑色斑礦物成分及晶形和共生關(guān)系，并采取傳統(tǒng)與現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)相結(jié)合的研究手段，利用紅外光譜儀和X射線衍射儀，較為系統(tǒng)地厘定黑色斑塊的礦物學(xué)和光譜學(xué)特征。

2 測(cè)試分析

2.1 寶石顯微鏡觀察

研究采用的寶石顯微鏡型號(hào)為L(zhǎng)EICA GIM2S6D，目鏡倍數(shù)為10×，物鏡倍數(shù)為0.63～4.0×。在寶石顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，黑色斑塊主要有兩種礦物成分：一種為鱗片狀礦物集合體形成的黑色斑塊，如圖2（a）所示，一種為細(xì)顆粒狀金屬礦物集合體形成的黑色斑塊，如圖2（b）所示。

圖2 兩種礦物成分的黑色斑塊在寶石顯微鏡下的放大圖

2.2 偏反光顯微鏡鑒定

將巖石樣品磨制成厚度為0.03 mm的薄片和標(biāo)準(zhǔn)光片，放入偏反光顯微鏡鑒定，偏反光顯微鏡型號(hào)為L(zhǎng)EICA DM2500P，目鏡倍數(shù)10×，物鏡倍數(shù)為2.5×、5×、10×、50×和100×。經(jīng)鑒定分析，鱗片狀礦物集合體形成的黑色斑塊主要礦物成分為綠泥石，細(xì)顆粒狀金屬礦物集合體形成的黑色斑塊主要礦物成分為磁黃鐵礦。兩種礦物在偏反光顯微鏡下的特征如下：

1.綠泥石在薄片中褐黃色-綠黃色，鱗片狀集合體，屬于綠泥石和黑云母之間的過(guò)渡性礦物，干涉色被自身顏色覆蓋［2］。綠泥石在玉石樣品中保留在透輝石中，早期透輝石被綠泥石全部交代構(gòu)成交代假象結(jié)構(gòu)，如圖3（a）所示，部分綠泥石沿著透輝石顆粒間隙和解理縫交代構(gòu)成交代殘余結(jié)構(gòu)，如圖3（b）所示，綠泥石保留在部分透輝石殘余顆粒中，如圖3（c）所示。

圖3 兩種不同礦物成因黑色斑塊在偏反光顯微鏡下照片

2.磁黃鐵礦在巖石上小顆粒組成的集合體為黑色外觀，在反光顯微鏡下反射色為乳黃色微帶粉褐色，如圖3（d），反射多色性明顯（乳黃帶棕-棕色帶紅），具強(qiáng)非均質(zhì)性（淺藍(lán)灰-褐黃灰-略紅棕）［3，4］。磁黃鐵礦有兩期，早期磁黃鐵礦不規(guī)則狀，集合體成脈狀或網(wǎng)格狀交代早期透輝石矽卡巖，磁黃鐵礦沿著透輝石顆粒間隙和解理交代透輝石；在玉石樣品中多呈交代殘余狀產(chǎn)出，透輝石退化變質(zhì)作用過(guò)程中，早期透輝石被晚期透閃石交代的同時(shí)，磁黃鐵礦也被透閃石交代，磁黃鐵礦細(xì)顆?；?，殘余磁黃鐵礦不規(guī)則狀，如圖3（e）、圖3（f）所示。晚期磁黃鐵礦主要分布在透閃石脈中。

2.3 X射線衍射分析

樣品測(cè)試采用Bruker D8 ADVANCE衍射儀，樣品選取兩種不同礦物成因的黑色部分樣品經(jīng)瑪瑙乳缽研磨過(guò)0.074 mm，粉末制片，分析條件為Cu靶（Kα，λ＝1.540 6?）、40 kV／40 mA、連續(xù)掃描、速度5°／min、步長(zhǎng)0.02°、掃描范圍（2θ）3°～70°［5］。分析圖譜如圖4、圖5所示。由兩張圖譜可以看出，不同礦物成分的黑色斑塊主要由綠泥石和磁黃鐵礦引起，與偏反光顯微鏡鑒定結(jié)論一致。

圖4 鱗片狀集合體形成的黑色斑塊X衍射圖譜

圖5 顆粒狀集合體形成的黑色斑塊X衍射圖譜

2.4 紅外光譜分析

對(duì)所選樣品黑色部分采用反射法進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試條件為：儀器型號(hào)尼高力IS5，測(cè)量范圍4 000～400 cm-1，分辨率4 cm-1，測(cè)量次數(shù)32，測(cè)量方式漫反射。根據(jù)薄片和XRD鑒定結(jié)論，香花玉黑色斑塊由兩種礦物成分引起。常見(jiàn)的是因?yàn)樵缙谛纬傻拇劈S鐵礦被后期的透閃石交代后，殘余的小顆粒磁黃鐵礦和透閃石一起組成的集合體團(tuán)塊，由于磁黃鐵礦顆粒細(xì)小呈現(xiàn)的顏色和條痕色幾乎一致為黑色。紅外反射圖譜如圖6所示，純磁黃鐵礦紅外反射圖譜是一條斜向右上走的較平滑曲線，沒(méi)有明顯的峰和谷。從圖6中可以看出由于磁黃鐵礦紅外反射圖譜沒(méi)有明顯的波峰和波谷，由細(xì)小磁黃鐵礦和透閃石集合體組成的黑色部位紅外反射圖譜和純玉石部位圖譜在圖形上沒(méi)有明顯區(qū)別。

圖6 顆粒狀集合體形成的黑色斑塊紅外光譜

圖7 鱗片狀集合體形成的黑色斑塊紅外光譜

另一種黑色斑塊礦物成分為綠泥石，在顯微鏡下觀察黑色斑塊主要由片狀礦物組成，是透輝石被綠泥石集合體完全交代所形成，并且后期受透閃石穿插交代。黑色斑塊紅外反射圖譜如圖7所示。從圖7中可以看出玉石部位圖譜和黑色部位圖譜在峰位和強(qiáng)度方面有明顯區(qū)別，黑色部位圖譜是綠泥石和透閃石的綜合反應(yīng)圖譜，760 cm-1和686 cm-1是透閃石產(chǎn)生的，在643 cm-1是綠泥石產(chǎn)生的。由于綠泥石的存在，使黑色部位圖譜1 146 cm-1峰位向右偏移至1 118 cm-1，并且峰寬明顯增大；在1 100～1 015 cm-1區(qū)間的相對(duì)反射強(qiáng)度大于純透閃石玉的反射強(qiáng)度；黑色部分995 cm-1峰位向左略微偏移，且反射強(qiáng)度明顯低于玉石部分；玉石部分在此區(qū)間有1 073 cm-1、1 055 cm-1、1 040 cm-1峰位，而黑色部分只有1 050 cm-1一個(gè)峰位；黑色部分比玉石部分在490 cm-1處多出一個(gè)峰位［6］。

3 結(jié) 論

形成黑色斑塊的礦物成分有兩種，一種是透輝石全部被綠泥石交代，在玉石原石表面呈鱗片狀集合體，其集合體呈黑色外觀；一種是磁黃鐵礦被透閃石交代后，顯微不規(guī)則狀磁黃鐵礦集合體呈現(xiàn)黑色的外觀，放大觀察可有細(xì)顆粒感。大顆粒的磁黃鐵礦呈現(xiàn)棕色顏色，但當(dāng)被透閃石交代后，磁黃鐵礦細(xì)顆?；什灰?guī)則狀，一般粒徑0.005～0.02 mm，對(duì)于不透明礦物磁黃鐵礦，這種細(xì)顆粒無(wú)法反射光線，同時(shí)又不透光，因此最終呈現(xiàn)出的顏色為灰黑色。

黑色斑塊的X射線衍射分析結(jié)果與偏反光鏡鑒定結(jié)論一致，由綠泥石和磁黃鐵礦兩種礦物引起。黑色斑塊的紅外光譜主要有以下兩個(gè)鑒定特征：

1.磁黃鐵礦黑色斑塊部位產(chǎn)生的紅外反射圖譜與純玉石部位的反射圖譜區(qū)別不明顯，磁黃鐵礦產(chǎn)生的黑斑是臨武透閃石玉中黑斑的主要成因，磁黃鐵礦的紅外反射圖譜沒(méi)有明顯的波峰和波谷，整個(gè)黑色部位的反射圖譜只反映了透閃石的反射圖譜，不能利用紅外反射圖譜來(lái)判斷磁黃鐵礦的存在，但在偏反光顯微鏡下和X射線衍射分析可以明確鑒定磁黃鐵礦存在。

2.綠泥石黑色部位的紅外反射圖譜與純玉石反射圖譜有明顯區(qū)別，有643 cm-1綠泥石產(chǎn)生的反射峰。由于綠泥石的存在，使黑色部位圖譜1 146 cm-1峰位向右偏移至1 118 cm-1，并且峰寬明顯增大；在1 100～1 015 cm-1區(qū)間的相對(duì)反射強(qiáng)度大于純透閃石玉的反射強(qiáng)度；黑色部分995 cm-1峰位向左略微偏移，且反射強(qiáng)度明顯低于玉石部分；玉石部分在此區(qū)間有1 073 cm-1、1 055 cm-1、1 040 cm-1峰位，而黑色部分只有1 050 cm-1一個(gè)峰位；黑色部分比玉石部分在490 cm-1處多出一個(gè)峰位［6］。