初探華陽川地區(qū)天河石致色機(jī)理

楊蓉 胡海燕

摘要：天河石，屬于堿性長石系列，物如其名，天河石的顏色整體呈現(xiàn)出從藍(lán)到綠，如天空、如河水，但仔細(xì)觀察可發(fā)現(xiàn)，天河石內(nèi)部一般并非均勻的藍(lán)綠色，而是白色和藍(lán)（綠）色兩種顏色交織形成，兩者有規(guī)律地交生在一起，藍(lán)綠色部分含量越高，天河石整體越純粹美麗。本文以華陽川地區(qū)天河石為研究對象，通過實(shí)驗(yàn)，結(jié)合前人研究，對其致色機(jī)理進(jìn)行探討。

天河石，又名亞馬遜石，是微斜長石的亮綠到亮藍(lán)綠的變種，顏色以藍(lán)色和藍(lán)綠色為主，半透明至微透明，與翡翠相似，但又因其有常常綠色和白色格子色斑可以區(qū)別于翡翠。一直以來，天河石以琢型精美的工藝形態(tài)，以戒面或雕刻品的身份出現(xiàn)于大眾的視野，且顏色為純正的藍(lán)色、翠綠色，質(zhì)地明亮，透明度好，解理少的天河石可做為翡翠的代用品。相對來說，由于產(chǎn)量的限制，天河石的研究程度并不高。位于小秦嶺華陽川地區(qū)的花崗偉晶巖中發(fā)育天河石，本文選取該區(qū)作為研究對象，主要對其中分布的天河石進(jìn)行探究。

1.地質(zhì)背景

華陽川位于華北地塊南緣（沖褶帶）太華斷隆，是秦嶺造山帶北部邊緣的重要組成部分，西起陜西老牛山，東至河南靈寶-朱陽盆地西北邊緣，北以近東西向的太要斷裂帶為界，南以小河斷裂帶為界，經(jīng)歷了復(fù)雜的巖漿構(gòu)造演化和變質(zhì)作用，成礦區(qū)帶屬于古亞洲成礦域（疊加濱太平洋成礦域），華北（陸塊）成礦省，華北陸塊南緣Fe-Cu-Au-Pb-Zn-Au-Cu -Pb-Zn-鋁土礦-硫鐵礦-螢石-煤成礦帶，太華臺拱太古宙-燕山期Au-U-Pb-Fe-W-石墨蛭石成礦亞帶（陜西地質(zhì)志，2013），也是我國重要的金、鉬、鈾礦產(chǎn)地之一（Cheng and Kynicky et al.， 2010; 王江波與李衛(wèi)紅等， 2013; 張興康與葉會壽等， 2015）。含天河石偉晶巖只要分布于華陽川甘溝一帶，在華山巖體及太古代片麻巖接觸部位展布。

2.華陽川地區(qū)天河石礦物學(xué)及巖相學(xué)特征

天河石寄主巖石為花崗偉晶巖，該花崗偉晶巖主要由斜長石（35%-45%），石英（25%-35%），白云母（<2%），磁鐵礦（<1%），天河石（5%-20%）以及其他副礦物組成。顯微鏡下，天河石寄主巖石具偉晶結(jié)構(gòu)，可見斜長石、石英、條紋長石以及少量的白云母。內(nèi)部分布的天河石呈規(guī)則板狀、長柱狀，粒徑0.6-2cm×2.5-4cm，最大可達(dá)2cm×6cm。晶面上可見白色平行排列的條紋。

選擇新鮮的天河石樣品，磨制薄片，放于顯微鏡下觀察。天河石由主晶和嵌晶兩部分構(gòu)成以條紋交織結(jié)構(gòu)，主晶單偏光下無色透明，負(fù)低凸起，正交鏡下呈一級灰色，無多色性，內(nèi)部發(fā)育交織規(guī)則的、明暗相間的格子雙晶，寬度較大，一般可達(dá)100-150μm。嵌晶單偏光下呈無色透明，負(fù)低凸起，正交鏡下呈一級灰干涉色，無多色性，寬度一般為40-80μm，內(nèi)部雙晶不發(fā)育。主晶與嵌晶延長方向相同，各自具有一致的光性方位，正交光下各自同時(shí)消光。

3.華陽川地區(qū)天河石化學(xué)成分

根據(jù)探針結(jié)果顯示，該區(qū)天河石主晶的主要化學(xué)成分為SiO2（平均63.306%），Al2O3（平均17.456%）以及K2O（平均16.360%），含少量的Na2O（平均0.382%），其他成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)都很低，其礦物成分以鉀長石為主（96.2%-97.2%，）鈉長石次之（2.8%-3.8%），不含鈣長石。嵌晶的主要化學(xué)成分為SiO2（平均68.009%），Al2O3（平均18.746%）以及Na2O（平均10.819%），礦物成分上以鈉長石為主，含少量的鉀長石（0.4%-0.7%）和鈣長石（0.4%-2.0%），K2O含量（平均0.079%）及其他成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)都很低。

4.華陽川地區(qū)天河石致色機(jī)理探討

對于礦物來說，其顏色的形成往往是由于電子內(nèi)部躍遷、離子間電子轉(zhuǎn)移、帶隙躍遷、色心中的一種。一般情況下，鉀長石呈肉紅色，也可見黃白色、白色或灰色，然而天河石中卻顯現(xiàn)出特別的藍(lán)綠色，其成因問題多年來也是學(xué)術(shù)界爭論的熱點(diǎn)。從銅致色理論，到銣染色學(xué)說，再到“鐵染色學(xué)說”、“鉛染色學(xué)說”，相關(guān)理論層出不窮。直至現(xiàn)在，天河石的成因也并沒有完全統(tǒng)一的認(rèn)識，但多被認(rèn)為是內(nèi)部含有銣、鐵、鉛等元素混入造成晶格缺陷，形成“色心”所致（崔云昊， 1985）。色心，是礦物中存在著晶格缺陷，這種缺陷是由于其化學(xué)組成中某種元素過?；虿蛔慊虼嬖陔s質(zhì)陽離子或晶格因外力產(chǎn)生機(jī)械變形所造成。樊行昭對山西交城西榆皮天河石樣品進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)綠色部分中微量元素Rb質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，白色部分低，加熱后退色，用紫外熒光燈照射又恢復(fù)到原來的顏色，認(rèn)為是Rb元素和色心致色，因此得出西榆皮天河石Rb質(zhì)量分?jǐn)?shù)低，所以顏色淺的結(jié)論;余紅軍等（2018）在Hofmeister等研究的基礎(chǔ)上采用熱處理實(shí)驗(yàn)、顯微紫外可見吸收光譜、顯微紅外吸收光譜對天河石進(jìn)行測試發(fā)現(xiàn)，天河石位于380 nm色心、625 am色心和740 nm色心濃度在加熱時(shí)會降低，輻照后會升高，都是與空穴相關(guān)的色心。華陽川天河石的，結(jié)合前人研究，華陽川地區(qū)天河石顏色呈綠色，可能為其內(nèi)部色心相關(guān)。

5.結(jié)論

1）華陽川地區(qū)含天河石分布于偉晶巖中脈中，該花崗偉晶巖主要由斜長石，石英，白云母，磁鐵礦，天河石以及其他副礦物組成;天河石主要由藍(lán)綠色的鉀長石和白色的鈉長石構(gòu)成，共同構(gòu)成條紋長石。

2）天河石致色理論經(jīng)過“銅致色理論”，銣染色學(xué)說，“鐵染色學(xué)說”、“鉛染色學(xué)說”，“色心”等，華陽川地區(qū)的天河石的成因可能與其內(nèi)部色心相關(guān)。

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基金項(xiàng)目：陜西國際商貿(mào)學(xué)院校級科研項(xiàng)目（編號：SMXY202025）資助。

第一作者簡介：楊蓉，（1990—），女，講師。研究方向：礦物學(xué)基礎(chǔ)，觀賞石研究。E-mail： yangrong628@126.com。

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