廣西巴馬玉的礦物學(xué)特征及其成因探討

黃倩心 ，王時(shí)麒，梁國科，楊曉東，吳祥珂

(1. 北京大學(xué) 地球與空間科學(xué)學(xué)院， 北京 100871； 2. 廣西地質(zhì)調(diào)查院， 廣西 南寧 530023； 3. 廣西科學(xué)院 應(yīng)用物理所，廣西 南寧 530007)

眾所周知，透閃石玉的產(chǎn)地主要分布在新疆、青海、遼寧等地區(qū)。鄧燕華(1992)把透閃石玉礦按其地質(zhì)產(chǎn)狀分為花崗巖-花崗閃長巖與大理巖接觸交代型、 超基性巖交代巖型和變質(zhì)巖型3種。其后，劉飛等(2009)按成礦熱液的來源將透閃石玉礦床分為巖漿熱液型和變質(zhì)熱液型兩大類。巖漿熱液型礦床中的侵入巖涵蓋了超基性-基性-中酸性-酸性的各種巖石類型，其中中酸性巖漿巖(花崗巖或閃長巖)侵入到碳酸鹽巖中交代成因的透閃石玉礦包含新疆和田玉(蔣壬華, 1998； Liuetal., 2011a, 2015)和青海格爾木軟玉(董必謙, 1996)，青海三岔口軟玉屬于基性的輝長巖體與碳酸鹽巖交代成因(周征宇等, 2008)，而遼寧岫巖的透閃石玉則屬于變質(zhì)熱液型(王時(shí)麒等， 2007)。2009年以后，黔桂地區(qū)相繼出現(xiàn)新型透閃石礦發(fā)現(xiàn)的相關(guān)報(bào)道，例如貴州羅甸發(fā)現(xiàn)了多個(gè)透閃石玉礦(楊林， 2013), 2011年廣西大化也發(fā)現(xiàn)了多個(gè)透閃石玉礦點(diǎn)(王時(shí)麒等, 2016)。楊林(2013)、王時(shí)麒等(2016)的研究表明，黔桂地區(qū)新發(fā)現(xiàn)的透閃石礦礦床雖然也是巖漿熱液接觸交代型礦床，但是它們是由基性的輝綠巖侵入碳酸鹽巖經(jīng)接觸交代作用而形成的。王時(shí)麒等(2017)更提出了黔桂地區(qū)紅水河流域圍繞輝綠巖形成巖漿熱液接觸交代型透閃石玉礦帶的看法，并預(yù)判廣西百色以西地區(qū)、田陽、巴馬等地有輝綠巖出露的地方很有可能也會(huì)發(fā)現(xiàn)新的透閃石玉礦點(diǎn)。

2018年3月，根據(jù)上述線索，廣西地質(zhì)調(diào)查院在開展廣西1∶5萬甲篆、鳳凰、巴馬、民安幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目的工作過程中，成功定位了巴馬玉相關(guān)礦點(diǎn)(梁國科等， 2020)。筆者在巴馬玉礦點(diǎn)進(jìn)行了實(shí)地考察及采樣后，通過多種實(shí)驗(yàn)手段對(duì)巴馬玉樣品進(jìn)行了寶玉石礦物學(xué)研究，進(jìn)而探討了其構(gòu)造、成因，可為其之后的開發(fā)、利用提供科學(xué)理論依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

廣西巴馬地處云貴高原東南部、桂西喀斯特巖溶區(qū)，位于揚(yáng)子板塊西南緣、右江褶皺系北部、百色凹陷區(qū)，地處特提斯與濱太平洋構(gòu)造域交接部位(郭福祥， 1994)。區(qū)域內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，具多期性，多期活動(dòng)特征明顯，斷層按性質(zhì)有走滑斷層、正斷層、逆(沖)斷層，根據(jù)斷裂方向大致可分為近EW向、NW向、NE向斷裂。受區(qū)域應(yīng)力作用，區(qū)域褶皺發(fā)育，較典型的褶皺構(gòu)造有東山箱狀背斜、三石槽狀向斜、鳳凰梳狀背斜、蘭木槽狀向斜、西山箱狀背斜、月里槽狀向斜、龍?zhí)锺妨?、乙?燕洞復(fù)式褶皺。

研究區(qū)的地層屬于斜坡-盆地相地層序列，出露的地層從老到新有上古生界石炭系南丹組(C2P1n)，二疊系四大寨組(P2s)、領(lǐng)好組(P3lh)，中生界石炮組(T1s)。其中南丹組主要有薄層紋層狀白云巖、各種含硅質(zhì)團(tuán)塊微晶砂屑灰?guī)r、泥晶灰?guī)r、薄層硅質(zhì)巖等；四大寨組主要有灰質(zhì)泥巖、硅質(zhì)巖、硅質(zhì)灰?guī)r以及少量白云質(zhì)灰?guī)r等；領(lǐng)好組主要有各類泥巖、硅質(zhì)巖等；石炮組主要含硅質(zhì)泥巖、細(xì)-粉砂巖等。

區(qū)域內(nèi)巖漿巖主要以基性侵入巖為主，少量為酸性巖，出露的基性巖有華力西晚期輝長輝綠巖、正長輝長巖、輝綠巖。巖體受構(gòu)造控制明顯，與地質(zhì)構(gòu)造線方向一致，侵入于背斜核部，巖體呈巖床、巖墻成群產(chǎn)出，侵入上石炭統(tǒng)南丹組—中二疊統(tǒng)四大寨組中，從中心往兩邊巖性變化依次為粗粒正長輝長巖、中-粗粒輝長輝綠巖、細(xì)-中粒輝綠巖。相關(guān)地層、巖漿巖、區(qū)域斷裂分布情況參見圖1。

透閃石玉礦點(diǎn)位于班交村良地屯80°方位約800 m的山坡上, 附近有多處大面積的輝綠巖出露，巖體受構(gòu)造控制明顯，出露于民安背斜的核部，侵入于二疊系四大寨組中。巴馬玉礦礦體分布在輝綠巖與四大寨組的微晶灰?guī)r、白云巖夾硅質(zhì)條帶、燧石條帶灰?guī)r外接觸蝕變帶中(圖1)。巖層受熱變質(zhì)作用較強(qiáng)，在外接觸帶 1～10 m 范圍內(nèi)有大理巖化及透閃石化、硅化、滑石化等蝕變現(xiàn)象，礦體為接觸交代蝕變而成，主要呈似層狀，其次為脈狀、透鏡狀產(chǎn)出，走向近東西向，地表可見礦化厚度約十余米，長約100 m(圖2a)。巴馬玉受背斜構(gòu)造的控制,礦點(diǎn)位于乙圩-燕洞復(fù)式背斜內(nèi)，主要由巴馬背斜及一系列次級(jí)褶皺組成，區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，主要有NW向和NE向兩組，其中輝綠巖(圖2c)與圍巖外接觸帶具有大理巖化(圖2d)及滑石化、透閃石化、硅化等蝕變特征，從巖體往外，依次為透閃化帶-透閃石化大理巖帶-大理巖帶-大理巖化灰?guī)r帶，其中透閃石化致密者形成透閃石玉(圖2e、2f)(梁國科等， 2020)。

圖 1 巴馬玉礦區(qū)域地質(zhì)簡圖[(據(jù)廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院(2019)?改繪]Fig. 1 Regional geological of Bama nephrite deposit (Guangxi Institute of Geological Survey， 2019)??廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院. 2019. 1∶50 000巴馬區(qū)域地質(zhì)圖民安幅.

2 樣品采集與分析方法

2.1 樣品采集

巴馬玉礦體出露地表，本次樣品均為地表采集，受到一定的次生風(fēng)化作用影響(圖2f)。本次研究采集了班交村一帶巴馬玉礦點(diǎn)20余塊原石樣品，其中選取了不同基底色且水草花形態(tài)比較有代表性的5塊樣品(巴-1、巴-3、巴-9、巴-10、巴-13)及1塊圍巖樣品進(jìn)行重點(diǎn)研究(圖3)。樣品呈致密塊狀，以淡青灰色或淡紫灰色為基底色，拋光面基本呈弱油性-瓷狀光澤，并且多面多維度呈現(xiàn)出各種形態(tài)的黑褐-棕褐色水草花紋。

圖 2 巴馬玉礦點(diǎn)野外照片F(xiàn)ig. 2 The filed occurrence of Bama nephrite deposita—出露的透閃石礦化帶； b—巴馬透閃石玉礦出露地表； c—輝綠巖； d—大理巖化灰?guī)r； e—巴馬玉與硅質(zhì)巖接觸; f—巴馬玉a—occurrence of tremolite mineralization zone； b—Bama nephrite in the field； c—diabase； d—marble limestone； e—Bama nephrite and siliceous rock; f—Bama nephrite

圖 3 巴馬玉手標(biāo)本Fig. 3 Photographs of Bama nephrite samples

2.2 分析方法

采用北京大學(xué)地球與空間科學(xué)學(xué)院顯微鏡室的電子偏光顯微鏡對(duì)巴馬玉樣品的巖石薄片進(jìn)行了單偏光、正交偏光下的觀察，以了解其礦物組成及其相關(guān)結(jié)構(gòu)。

采用中國地質(zhì)大學(xué)(北京)珠寶學(xué)院寶石學(xué)實(shí)驗(yàn)室TH763數(shù)顯顯微硬度計(jì)對(duì)巴馬玉樣品進(jìn)行硬度測試，5個(gè)樣本各取5個(gè)點(diǎn)分別施以0.1 kgf的試驗(yàn)力，再取平均值將維氏硬度換算成摩氏硬度。其余物理性質(zhì)在北大珠寶鑒定中心通過靜水力學(xué)法、折射儀等完成測試。

將5個(gè)樣品(巴-1、巴-3、巴-9、巴-10、巴-13)各制成200目粉末狀，另外人工將巴-1水草花表面深色物質(zhì)從玉石表面剝離、富集， 獲得20 mg 的200目深色粉末，一并進(jìn)行了X射線粉晶衍射分析。分析在北京北達(dá)燕園微構(gòu)分析測試中心有限公司的X射線衍射儀(D/max-rB)上進(jìn)行，CuKα靶，靶電壓40 kV，管電流100 mA，發(fā)散縫1°，接受狹縫0.3 mm，防散射狹縫1°，連續(xù)掃描類型，掃描速度8°/min，步長0.02。

礦物成分的電子探針分析在中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所自然資源部成礦作用與資源評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的JXA-8230電子探針儀上進(jìn)行，加速電壓15 kV，束流1×10-8A，束斑2 μm，修正方法PRZ。

人工重砂分析委托河北省廊坊市尚藝巖礦檢測技術(shù)服務(wù)有限公司進(jìn)行，設(shè)備為雙目顯微鏡、高頻介電礦物分選儀、帶式礦物電磁分選儀。

全巖主量和微量元素分析測定在北京大學(xué)造山帶與地殼演化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。其中主量元素分析采用ARL ADVANT XP+(美國賽默飛公司)順序式X射線熒光光譜儀分析，分析元素包括F～U，激發(fā)電流 50 mA，電壓 50，kV，分析靈敏度 0.001%；微量元素分析采用美國安捷倫科技有限公司Agilent ICPMS 7500ce型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，分析的相對(duì)誤差小于10%，測試精度小于5%。

3 分析結(jié)果

3.1 鏡下觀察

巴馬玉樣品肉眼看無顆粒感、玉質(zhì)細(xì)膩，具隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。顯微鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)樣品的晶體顆粒細(xì)小，大部分大小比較均勻，高倍鏡下能隱約看到晶體形狀，但邊界不清晰。其結(jié)構(gòu)多以變晶結(jié)構(gòu)為主，多見等粒變晶結(jié)構(gòu)(圖4a)，亦可見不等粒變晶結(jié)構(gòu)(圖4b)，按礦物間相互關(guān)系和晶體排列方式分，多見毛氈狀結(jié)構(gòu)(圖4c)、束狀結(jié)構(gòu)(圖4d)等。樣品的另一大特點(diǎn)是次生充填結(jié)構(gòu)發(fā)育，呈現(xiàn)多種形態(tài)的水草花狀結(jié)構(gòu)(圖4c)。鏡下未發(fā)現(xiàn)除透閃石晶體外的其它礦物晶體，可見巴馬玉礦物組成中透閃石占比極高，但也不排除有光性和干涉色與透閃石相近的礦物存在。

圖 4 巴馬玉的顯微鏡下照片F(xiàn)ig. 4 Microscope photograph of Bama nephrite

3.2 寶石學(xué)特征

巴馬玉樣品的寶石學(xué)參數(shù)測試結(jié)果見表1。

3.3 X射線衍射測試

X射線衍射分析結(jié)果顯示， 5個(gè)樣品的透閃石含量為92%～97%，滑石含量為3%～6%，另外少數(shù)標(biāo)樣含極少量高嶺石(表2)。

水草花表面深色物質(zhì)富集樣品的X射線粉晶衍射圖(圖5)中，大部分特征衍射峰歸屬于陽起石，個(gè)別歸屬于針鐵礦和滑石。另外， 在20°～40°的2θ范圍內(nèi)，可見非晶峰。

表 1 巴馬玉樣本寶石學(xué)參數(shù)表Table 1 Gemological characteristics of Bama nephrite samples

表 2 巴馬玉樣品X射線衍射定量分析結(jié)果 wB/%Table 2 Quantitative analysis results of X-ray diffraction in Bama nephrite samples

圖 5 巴馬玉“水草花”富集粉末X射線粉晶衍射圖Fig. 5 XRD spectra of Bama nephrite samples

3.4 電子探針分析

樣品巴-3、巴-9、巴-10的相關(guān)電子探針分析結(jié)果及以23個(gè)氧原子數(shù)為基礎(chǔ)計(jì)算出的陽離子數(shù)詳見表3。從表3可知，巴馬玉的主要化學(xué)組成為SiO2、MgO和CaO，它們的平均值分別為59.33%、21.53%和12.09%，與標(biāo)準(zhǔn)透閃石Ca2Mg5Si8O22(OH)2的理論值(59.17%、24.81%和13.81%)相近，再結(jié)合鏡下觀察，初步確定巴馬玉的主要礦物組成為透閃石-陽起石系列礦物。角閃石族的標(biāo)準(zhǔn)分子式為A0～1B2C5T8O22(OH)2,其中A=K+、Na+， B=Ca2+、Na+、Mg2+、Mn2+、Fe2+、Li+，C=Mg2+、Mn2+、Fe2+、Fe3+、Cr3+、Al3+、Ti4+、Zr4+；T=Si4+、Al3+、Ti4+(IMA-CNMMN,1997)，各組陽離子的類質(zhì)同像現(xiàn)象十分普遍，可形成許多類質(zhì)同像系列礦物(秦善， 2011)。根據(jù)IMA-CNMMN的鈣質(zhì)角閃石分類方案，巴馬玉中的主要礦物屬于角閃石族礦物中的鈣質(zhì)角閃石亞族中的透閃石-陽起石系列(圖6)。巴馬玉的MgO、CaO平均值較透閃石理論值偏低，而其FeO與MnO含量(分別為4.02%、0.5%)遠(yuǎn)高于新疆地區(qū)透閃石玉(墨玉除外)(1.57%、0.07%)(Liuetal., 2011a； 劉喜鋒等， 2017， 2019; 韓冬等， 2018)以及岫巖地區(qū)透閃石玉的平均值(3.26%、0.06%)(鄭奮等， 2019)。根據(jù)表3計(jì)算出的部分巴馬玉樣品的晶體化學(xué)式見表4。結(jié)合表4推斷這可能與不同占位中Fe2+、Mn2+以類質(zhì)同像的方式替代Mg2+、Ca2+有關(guān)。

表 3 巴馬玉樣品的電子探針成分分析結(jié)果 wB/%Table 3 Electron microprobe analyses result of Bama nephrite samples

3.5 人工重砂分析

人式重砂分析結(jié)果顯示,巴馬玉中含有的少量礦物組成有鈦鐵礦、方鉛礦、鋯石、磷灰石、褐鐵礦等(表5)。

3.6 地球化學(xué)特征

(1) 主要元素特征

根據(jù)巴馬玉樣品的主要元素分析結(jié)果(表6)，巴馬玉樣品的主要化學(xué)成分為 SiO2(57.58%～58.82%，平均58.37%)、MgO(22.19%～24.43%，平均23.75%)， CaO(9.82%～11.76%，平均10.99%)，與透閃石的理論值(分別為 59.17%、24.81%、13.81%)比較接近，但各值均偏低，尤其CaO的含量明顯偏低。另外，巴馬玉樣品的MnO 含量為0.31%～0.64%，不僅高于地殼平均化學(xué)成分MnO 含量為0.2%(趙倫山等， 1988),更遠(yuǎn)高于附近相同地質(zhì)條件出產(chǎn)的大化玉的MnO平均含量0.05%(王時(shí)麒等， 2016)以及新疆和田玉的MnO平均含量0.08%(Liuetal., 2011a),且其MnO與TFe2O3的含量呈近乎反比關(guān)系，其中MnO含量最高的巴-9、巴-13對(duì)應(yīng)的TFe2O3含量相對(duì)較低。另外，巴馬玉樣品TFe2O3含量為0.82%～5.82%、均值2.40%，遠(yuǎn)高于附近相同地質(zhì)條件出產(chǎn)的大化玉TFe2O3含量0.09%～1.92%(均值0.68%)(王時(shí)麒等， 2016)及新疆和田玉TFe2O3含量0.41%～1.96%(均值0.96%)(Liuetal., 2011a)。

表 4 巴馬玉標(biāo)本晶體化學(xué)式Table 4 Crystals chemical formula of Bama nephrite samples

表 5 人工重砂分析結(jié)果(巴-1)Table 5 Artificial heavy concentrate analysis result of sample Ba-1

表 6 巴馬玉的主要元素分析結(jié)果 wB/%Table 6 Major element content of Bama nephrite

(2) 微量、稀土元素特征

從微量元素分析結(jié)果(表7)可知,與表示地殼元素豐度的克拉克值(趙倫山等，1988)相比，巴馬玉樣品除Mn元素相對(duì)富集之外，Ti元素明顯虧損，其它元素均不同程度虧損。5個(gè)巴馬玉樣品顏色及水草花的發(fā)育程度各不同，它們對(duì)應(yīng)的微量元素Mn含量也有相應(yīng)的變化，顏色淺且水草花較少的樣品Mn元素含量相對(duì)較低，反之Mn元素含量則較高。Th/U值為1.28～5.03，平均2.45，具有海相的特征(何幼斌等， 2007)。

表 7 巴馬玉樣品微量元素分析數(shù)據(jù) wB/10-6Table 7 Aboundance of trace element of Bama nephrite samples

巴馬玉樣品稀土元素總量為8.23×10-6～38.45×10-6(表8)，說明各樣的稀土元素含量有明顯差異。LREE/HREE值在2.03～13.14之間，球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖(圖7)呈右傾，為輕稀土元素富集型，輕稀土元素相對(duì)富集，重稀土元素相對(duì)平坦，δCe=0.21～0.29，δEu=0.38～0.77，Ce、Eu均具明顯負(fù)異常。

表 8 巴馬玉樣品稀土元素分析數(shù)據(jù)表 wB/10-6Table 8 Abundance of REE in Bama nephrite samples

圖 7 巴馬玉稀土元素球粒隕石標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖Fig. 7 Chondrite-normalized REE patterns of Bama nephrite大化數(shù)據(jù)來自王時(shí)麒等(2016)數(shù)據(jù)均值； 和田數(shù)據(jù)來自Liu 等(2011a)數(shù)據(jù)均值the data of Dahua and Hetian from Wang Shiqi et al., 2016 and Liu et al., 2011a, respectively

4 討論

4.1 巴馬玉的礦物組成與硬度的關(guān)系

通過上述實(shí)驗(yàn)對(duì)巴馬玉的研究，發(fā)現(xiàn)巴馬玉主要組成是透閃石(或陽起石)集合體，其次要礦物是滑石及少量的其它礦物。 閃石玉的硬度理論值是6.0～6.5(張蓓莉， 2006)。由表1可知，巴馬玉硬度均值在5.26左右，遠(yuǎn)低于理論值,也低于羅甸玉和大化玉(表9)。由表9可知,整個(gè)黔桂地區(qū)的透閃石玉總體偏低，不僅低于理論值，更是遠(yuǎn)低于經(jīng)典的新疆和田玉。巴馬玉的其余物理性質(zhì)與各產(chǎn)地透閃石玉基本相近。

表 9 巴馬玉與其它地區(qū)透閃石玉物理性質(zhì)對(duì)比Table 9 Comparison of physical characteristics between Bama nephrite and the other nephrite

滑石的摩氏硬度為1，透閃石摩氏硬度為6，由于巴馬玉中含3%～6%的滑石，導(dǎo)致巴馬玉硬度明顯偏低。X射線粉晶衍射分析檢測結(jié)果說明，輝綠巖與圍巖的接觸帶在熱液進(jìn)入后接觸交代形成了透閃石，后續(xù)熱液的進(jìn)入形成了滑石，導(dǎo)致了透閃石滑石化。

4.2 水草花物質(zhì)組成及成因

巴馬玉的水草花結(jié)構(gòu)(圖8a)是其標(biāo)志性特點(diǎn)之一。大化玉和羅甸玉也有草花玉，多為點(diǎn)狀、斑狀花紋，但少見與巴馬玉形態(tài)類似的花紋(張妮等， 2015； 王時(shí)麒等， 2016)。前人研究認(rèn)為，草花玉均為次生形成，廣西大化草花玉是暗褐色-黑色錳質(zhì)氧化物沿微裂隙滲透充填而成，但未鑒定出具體礦物(陳慕雨等， 2017)；羅甸花斑玉為隱晶質(zhì)方鐵礦和非晶態(tài)Fe，充填于疏松的變晶結(jié)構(gòu)溶孔中而成(張妮等， 2015)。雖然新疆和田玉中未見明確報(bào)道草花玉，但是籽料的草花結(jié)構(gòu)經(jīng)研究證實(shí)其為次生色沿裂隙進(jìn)入表皮及其深部而成，并且易附著于其他次生礦物之上(李育潔等， 2017)。

偏光顯微鏡下的觀察發(fā)現(xiàn)，巴馬玉樣品的水草花確為棕褐色致色礦物擴(kuò)散到微裂隙及礦物晶體顆粒間形成。普遍認(rèn)為水草花結(jié)構(gòu)的形成是因?yàn)楦鞣N地殼運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致玉石產(chǎn)生微裂隙，在地表氧化條件下，高價(jià)Fe、Mn的氧化物溶液沿著玉石的微裂隙和顆粒間隙滲透擴(kuò)散所致，是一種次生產(chǎn)物(王時(shí)麒等， 2002； 韓文等， 2013)。

水草花部位粉末樣品的X射線粉晶衍射圖(圖5)顯示，樣品粉末中存在陽起石、滑石，這與其他5個(gè)標(biāo)本的粉末樣品測試結(jié)果一致。而d=4.186 ?、2θ=21.206和d=2.4478 ?、2θ=36.684的這兩個(gè)衍射峰分別是針鐵礦的最強(qiáng)峰及次強(qiáng)峰，其中衍射峰d=4.186 ?、2θ=21.206是與陽起石峰分離開的一個(gè)100%的針鐵礦強(qiáng)度最高的特征衍射峰。針鐵礦富含F(xiàn)e2O3,一般在地表強(qiáng)氧化環(huán)境下形成，一般呈棕褐色到紅色，結(jié)合鏡下觀察到玉樣品水草花結(jié)構(gòu)為棕褐色，推測出巴馬玉樣品中含有針鐵礦。另外，2θ為20°～40°范圍內(nèi)的非晶峰(圖5)提示可能存在非晶體礦物，進(jìn)入巴馬玉內(nèi)部的高價(jià)鐵氧化物膠質(zhì)體部分結(jié)晶形成為高價(jià)鐵礦物(針鐵礦)，另有一部分鐵仍以高價(jià)氧化物的膠體形式存在。

4.3 巴馬玉的致色因素

關(guān)于玉石致色方面，前人(Grudininetal., 1979; 吳瑞華等， 1994； 王時(shí)麒等， 2007； 楊林， 2013； 于海燕， 2016; 郝爽等， 2016)已經(jīng)做了大量的研究，一般認(rèn)為在微量元素方面，玉石主要由過渡族金屬離子致色，且主要集中在元素周期表中的第Ⅳ周期中的8個(gè)過渡元素離子： Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu。這些過渡金屬離子進(jìn)入晶格，可以構(gòu)成礦物的主要成分，也可以是以類質(zhì)同像的方式替換礦物原有的部分陽離子。

對(duì)大量閃石玉白玉、青玉、碧玉、墨玉的全巖主量元素、微量元素的統(tǒng)計(jì)研究表明，F(xiàn)e、Cr、Mn一直被認(rèn)為是各類閃石玉的主要致色因素(Liuetal., 2011b； 于海燕， 2016； 劉喜鋒等， 2018， 2019； 韓冬等， 2018)，且閃石玉的顏色與致色元素在C位中含量有關(guān)(韓冬等， 2018)。前人的研究表明，羅甸玉青玉的C位Fe2+的數(shù)量為0.01～0.03 a.p.f.u,Mn2+的數(shù)量為0.01～0.02 a.p.f.u；大化玉青玉的C位Fe2+的數(shù)量為0.04～0.10 a.p.f.u,Mn2+的數(shù)量為0～0.02 a.p.f.u；新疆青玉的C位Fe2+的數(shù)量為0.01～0.76 a.p.f.u,Mn2+的數(shù)量為0.01～0.02 a.p.f.u(楊林， 2013； 杜季明， 2015； 韓冬等， 2018)。根據(jù)表4可知，巴馬玉3個(gè)標(biāo)本中C位Fe2+的數(shù)量為0.08～0.67 a.p.f.u,Mn2+的數(shù)量為0.05～0.08 a.p.f.u。通過對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，巴馬玉中C位Fe2+的數(shù)量遠(yuǎn)高于羅甸玉、大化玉中的青玉，而與新疆青玉更為接近；而巴馬玉中的Mn2+的數(shù)量均遠(yuǎn)高于上述各地青玉，平均為它們的4～5倍。由圖8a可見，巴馬玉不同顏色的微區(qū)MnO的含量相差不大，但是FeO含量由低到高對(duì)應(yīng)由淡紫、青到深青的顏色過渡。相關(guān)研究表明，Mn元素對(duì)青海各色軟玉的致色均產(chǎn)生了一定影響(于海燕， 2016)，且新疆、青海、巴馬三地所產(chǎn)閃石玉的顏色確實(shí)隨著MnO含量遞減而呈現(xiàn)由深到淺的變化(圖8b)?？紤]到巴馬玉中的Mn含量遠(yuǎn)高于國內(nèi)其它產(chǎn)地出產(chǎn)的閃石玉的Mn含量，因此不能排除巴馬玉所共有的灰色調(diào)是Fe2+與Mn2+共同作用的結(jié)果。

圖 8 巴馬玉的Fe、Mn含量圖Fig. 8 Content of Fe and Mn in Bama nephrite samples

4.4 巴馬玉成礦條件及礦床成因

巴馬玉位于古生界下輝綠巖外接觸帶的二疊系中，與目前黔桂其它地區(qū)發(fā)現(xiàn)的閃石玉一致，說明其受地層巖性控制明顯。巴馬地區(qū)二疊系四大寨組分布范圍較廣泛，發(fā)育完全，以富含 Ca、Mg的碳酸鹽巖沉積為主，主要由薄-中層狀含生物微晶灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖夾硅質(zhì)條帶組合而成。因受到高溫加熱影響，四大寨組灰?guī)r、白云巖等與輝綠巖的接觸帶發(fā)生重結(jié)晶變?yōu)榇罄韼r。富含Ca、Mg的碳酸鹽巖有利于透閃石玉的形成，它為巴馬玉提供了 Ca、Mg元素來源，而硅質(zhì)條帶夾層主要提供 Si 元素來源，彌補(bǔ)了輝綠巖的巖漿熱液中Si元素的不足，從而為巴馬閃石玉的形成提供足夠的物質(zhì)基礎(chǔ)(王時(shí)麒等， 2016; 梁國科等， 2020)。

從構(gòu)造上看，巴馬玉位于巴馬背斜內(nèi)，其背斜核部有基性巖體侵入，具多期次活動(dòng)，礦化強(qiáng)烈，成礦條件良好。羅甸地區(qū)床井穹隆、峨勞背斜、桑郎背斜等背斜構(gòu)造均有羅甸玉產(chǎn)出，緊鄰巴馬的大化玉礦亦主要分布在巴考-布邦復(fù)背斜和板皇復(fù)背斜 (楊林， 2013； 王時(shí)麒等，2016) 。上述地質(zhì)現(xiàn)象表明，包含巴馬玉在內(nèi)的黔桂地區(qū)閃石玉的形成明顯受背斜構(gòu)造控制。

巴馬地區(qū)分布大面積的輝綠巖，巖體在黔南羅甸、望漠地區(qū)和桂西大化、巴馬、百色地區(qū)多呈巖床狀，長度從幾千米到十幾千米不等，厚度一般為十幾米至70 m,出露寬度一般為1～2 km。巴馬玉所在的民安地區(qū)輝綠巖年齡為259.70±1.4 ～ 259.00±1.2 Ma(廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院， 2019)(1)廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院. 2019. 1∶50 000巴馬區(qū)域地質(zhì)圖民安幅.，桂西地區(qū)基性巖全巖40Ar/39Ar年齡為256.2±0.8 Ma (范蔚茗等， 2004)，羅甸地區(qū)輝綠巖年齡為255.00 ±0.62 Ma(韓偉等， 2009)，大化巖灘輝綠巖鋯石U-Pb年齡為260.5±3 Ma(王時(shí)麒等， 2016)，表明3個(gè)地區(qū)的輝綠巖大致在同一時(shí)代形成，為區(qū)內(nèi)閃石玉礦床的形成奠定了基礎(chǔ)。巴馬玉與大化玉的稀土元素分配趨勢(shì)基本一致(圖7)，二者的成礦物質(zhì)可能均來源于二疊紀(jì)的碳酸鹽巖(王時(shí)麒等， 2016)，再結(jié)合毗鄰的巴馬玉與大化玉均形成于輝綠巖與碳酸鹽質(zhì)圍巖的外接觸帶這一特征產(chǎn)狀，基本可以確定二者屬于成因一致的同一礦帶。

前人研究已表明，大化玉的成礦流體來自于輝綠巖帶來的巖漿熱液(王時(shí)麒等， 2016)，結(jié)合野外觀察巴馬玉所處環(huán)境地層條件、巖漿巖條件以及周圍并未發(fā)現(xiàn)大規(guī)模變質(zhì)巖的情況，推測巴馬玉的成礦所需熱量和水來自輝綠巖所帶來的巖漿熱液。輝綠巖巖漿的侵入活動(dòng)為巴馬玉成礦帶來了熱液。巖漿中的熱液沿裂隙進(jìn)入與圍巖中的灰?guī)r、白云巖等碳酸鹽巖相接觸，在一定的溫度、壓力下，通過接觸交代作用，熱液萃取了接觸帶中的Ca、Mg、Si等元素，發(fā)生了透閃石化作用，最終得以形成透閃石玉(王時(shí)麒等， 2016； 梁國科等， 2020)。雖然巴馬玉礦與常見的鎂質(zhì)矽卡巖型閃石玉礦一樣都屬于巖漿熱液接觸交代型礦床，但鎂質(zhì)矽卡巖型閃石玉的典型代表新疆和田玉是中酸性巖漿巖侵入碳酸鹽巖后發(fā)生熱液接觸交代所形成，而巴馬玉為基性巖侵入夾硅質(zhì)巖的碳酸鹽巖后發(fā)生熱液接觸交代所形成，屬于一種新型閃石玉礦床，其成礦模式與黔桂地區(qū)羅甸玉、大化玉(王時(shí)麒等， 2017)基本一致。

綜上所述，同處于右江盆地、紅水河流域且分布在輝綠巖脈上的黔桂地區(qū)羅甸、大化、巴馬所產(chǎn)出的閃石玉物理性質(zhì)相近，成因相似，稀土元素特征相近，表明巴馬玉與大化玉、羅甸玉礦是屬于同一地質(zhì)帶、在相同的地域環(huán)境背景下成礦的，其沿輝綠巖巖體呈大型礦帶出現(xiàn)與前人的研究推論 (王時(shí)麒等， 2017) 相一致。

5 結(jié)論

(1) 通過偏光顯微鏡鏡下觀察、X射線粉晶衍射、電子探針、人工重砂等手段分析后明確巴馬玉屬于透閃石玉，主要礦物組成為透閃石(部分為陽起石)，次要礦物有滑石、鈦鐵礦、方鉛礦、鋯石、磷灰石以及表生礦物褐鐵礦、針鐵礦、高嶺石等，其硬度偏小的原因是因?yàn)楹?%～6%的滑石。

(2) X射線粉晶衍射分析結(jié)果顯示，巴馬玉水草花富集粉末樣本的組成礦物中含針鐵礦晶體及非晶體的高價(jià)鐵氧化物，說明水草花結(jié)構(gòu)為巴馬玉在地表次生形成。

(3) 主量、微量元素分析結(jié)果顯示，巴馬玉從淡紫到黃到青，F(xiàn)e含量逐漸升高，說明Fe是巴馬玉呈現(xiàn)青色的主要致色因素； Mn含量較高，推測Mn和Fe的含量共同影響巴馬玉顏色。

(4) 綜合研究結(jié)果表明，巴馬閃石玉屬于輝綠巖侵入碳酸鹽巖所形成的層控性巖漿熱液接觸交代型礦床，其成礦年齡與輝綠巖侵入圍巖時(shí)代相近；巴馬玉與大化玉、羅甸玉具有相同的地質(zhì)背景和類似的產(chǎn)狀特征，表明它們都屬于成因相同的層控性巖漿熱液接觸交代型礦床，應(yīng)為紅水河流域圍繞輝綠巖的同一玉礦帶。

致謝感謝韋少華先生為本次研究提供的早期巴馬玉樣本；感謝寧迪先生提供巴馬玉礦點(diǎn)位置的相關(guān)線索以及巴馬玉工藝品照片；感謝北京北達(dá)燕園微構(gòu)分析測試中心的薛雍老師對(duì)本次研究的X射線粉末衍射實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的指導(dǎo)；感謝北大寶石鑒定中心的孟麗娟老師對(duì)本次研究的電子探針數(shù)據(jù)分析提供的指導(dǎo)；感謝廣西地質(zhì)調(diào)查院相關(guān)同志在本次研究的野外勘探以及論文撰寫過程中所提供的協(xié)助以及相關(guān)資料，由于篇幅，恕不一一提名。特別感謝中國珠寶玉石首飾行業(yè)協(xié)會(huì)副秘書長韋光明先生所給予的各方面大力支持，使本次研究得以順利進(jìn)行。