紫墨湘玉成分及放射性核素限值研究

摘要：紫墨湘玉是近幾年新發(fā)現(xiàn)的玉種，是一種很好的玉石材料。公眾對(duì)紫墨湘玉的了解不足，限制了紫墨湘玉的推廣與銷售。提升公眾對(duì)紫墨湘玉的科學(xué)認(rèn)知，有助于紫墨湘玉的開(kāi)發(fā)利用，促進(jìn)當(dāng)?shù)厥癞a(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在野外地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，對(duì)其礦物成分及放射性特征開(kāi)展了采樣分析。研究結(jié)果表明，墨湘玉具有典型的角巖結(jié)構(gòu)，紫墨湘玉的內(nèi)外照射指數(shù)遠(yuǎn)低于A類裝飾材料限值標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：紫墨湘玉；偏光顯微鏡；礦物成分；內(nèi)外照射指數(shù)

中圖分類號(hào)：P588.31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2024）07-0-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.07.028

Study on the Composition and Radionuclide Limits of Zimoxiang Jade

ZHENG Ping1， FAN Pengfei2， XIAO Qinghua1

（1. Hunan Vocational College of Engineering， Changsha 410151， China;

2. 230 Uranium Geology Research Institute， Changsha 410007， China）

Abstract： Zimoxiang Jade is a newly discovered type of jade in recent years and is an excellent jade material. The public’s insufficient understanding of Zimoxiang Jade has limited its promotion and sales. Enhancing the public’s scientific understanding of Zimoxiang Jade will contribute to its development and utilization， and promote the development of the local stone carving industry. Based on field geological surveys， sampling analysis and research were conducted on its mineral composition and radioactive characteristics. The research results indicate that Zimoxiang Jade has a typical angular rock structure， and the internal and external irradiation index of Zimoxiang Jade is much lower than the limit standard of Class A decorative materials.

Keywords： Zimoxiang Jade; polarizing microscope; mineral composition; internal and external exposure index

紫墨湘玉具有墨中帶紫、質(zhì)地細(xì)膩、撫之如脂及敲之聲脆等特點(diǎn)，可進(jìn)一步加工成工藝品、裝飾品、裝飾石材，是一種稀少的寶玉石材料。目前，紫墨湘玉僅在湖南省長(zhǎng)沙市瀏陽(yáng)地區(qū)有產(chǎn)出，勘查開(kāi)發(fā)難度較低，擁有廣闊的市場(chǎng)前景。研究其礦物組成、放射性核素限值可以提高公眾對(duì)紫墨湘玉的認(rèn)識(shí)，增加公眾對(duì)紫墨湘玉的接受度，為紫墨湘玉開(kāi)發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。

對(duì)紫墨湘玉產(chǎn)地做了初步野外地質(zhì)調(diào)查，采集了典型的紫墨湘玉樣品。在野外地質(zhì)認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，擬采用偏光顯微鏡、碘化鈉γ譜儀等儀器研究紫墨湘玉的礦物組成、放射性核素活度等天然屬性，為紫墨湘玉的開(kāi)發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 樣品采集及分析方法

1.1 偏光顯微鏡法

在紫墨湘玉野外露頭處（見(jiàn)圖1）采集典型的樣品，選擇特定的位置切片制成薄片、光片，并在偏光顯微鏡下觀察。薄片主要觀察透明、半透明鈾礦物，光片主要鑒定半透明、不透明礦物[1]。偏光顯微鏡實(shí)驗(yàn)在核工業(yè)二三〇研究所完成，實(shí)驗(yàn)采用Scope A1研究級(jí)偏光顯微鏡。該顯微鏡配備有AxioCam Mrc5 CCD顯微攝像頭，所使用的顯微鏡有6個(gè)物鏡，放大倍數(shù)分別為2.5倍、5倍、10倍、20倍、50倍及63倍。該顯微鏡的目鏡放大倍數(shù)為10倍[2]。

偏光顯微鏡法的具體操作步驟如下。首先，開(kāi)啟顯微鏡以及它的顯微攝像系統(tǒng)，將物鏡測(cè)微尺放在載物臺(tái)上，在低倍鏡下找到物鏡測(cè)微尺，將肉眼看到的視野調(diào)節(jié)至最清晰。其次，轉(zhuǎn)動(dòng)物鏡至需要標(biāo)定的物鏡，將物鏡測(cè)微尺置于載物臺(tái)中心，移到肉眼所見(jiàn)視野的中央附近，拍攝相應(yīng)物鏡倍數(shù)的標(biāo)尺照片。最后，將相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度照片的像素?cái)?shù)定義為該標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度，以此類推，標(biāo)定其他放大倍數(shù)的物鏡[3-4]。標(biāo)定完成后，在拍攝軟件中選擇與攝像頭相同的像素設(shè)置，然后在偏光顯微鏡下鑒定巖石。

1.2 碘化鈉γ譜儀法

γ能譜分析實(shí)驗(yàn)在核工業(yè)二三〇研究所完成，所用儀器型號(hào)為GEM100-95 P型高純鍺γ能譜儀。將采集的紫墨湘玉樣品研磨至粒徑0.016 mm以下，用與標(biāo)準(zhǔn)源相同的樣品盒進(jìn)行裝樣，并密封[4]。

2 分析結(jié)果與討論

經(jīng)偏光顯微鏡鑒定，紫墨湘玉由堇青石、黑云母、白云母、石英及少量不透明礦物等組成，具有斑狀變晶結(jié)構(gòu)和顯微鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu)。其中，堇青石的含量約為33%，礦物形態(tài)為短柱狀、它形粒狀、卵圓狀及變斑晶狀，粒徑為0.12～0.65 mm，可見(jiàn)三連晶，晶體多包含小的云母晶體，如圖2所示。黑云母的含量約為32%，呈顯微鱗片狀、顯微鱗片集合體、雛晶片狀，褐色，吸收性明顯，雜亂分布在巖石中。石英的含量約為28%，呈微晶粒狀、微晶粒狀集合體，粒徑為0.013～0.076 mm，一級(jí)亮白干涉色，與黑云母混雜分布在堇青石粒間。白云母的含量約為4%，呈顯微片狀，無(wú)色，二級(jí)鮮艷干涉色，粒徑為0.03～0.18 mm，晶體多發(fā)育不完整。不透明礦物的含量約為3%，呈它形粒狀、粒狀集合體，分散分布在透明礦物粒間。紫墨湘玉正交偏光鏡下的細(xì)晶變晶粒狀角巖結(jié)構(gòu)如圖3所示。

由偏光顯微鏡分析與鑒定結(jié)果可知，紫墨湘玉具有典型的角巖結(jié)構(gòu)，推測(cè)在紫墨湘玉露頭下面存在侵入巖體，主要礦物成分為堇青石、石英、黑云母等。其中，堇青石、石英等礦物使紫墨湘玉具有一定的透明度，黑云母使紫墨湘玉呈現(xiàn)墨色并帶紫色。黑云母中未見(jiàn)包體礦物，未見(jiàn)其他特征明顯的副礦物。

由于寶玉石行業(yè)領(lǐng)域沒(méi)有相關(guān)放射性核素限值評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，因此只能借鑒建筑材料行業(yè)的放射性核素限值標(biāo)準(zhǔn)來(lái)評(píng)價(jià)紫墨湘玉的放射性核素限值。建筑材料中的A類裝飾材料常與人體接觸，可以引用A類裝飾材料中天然放射性核素226Ra、232Th、40K的放射性比活度的限值要求來(lái)評(píng)價(jià)紫墨湘玉[5]。A類裝飾材料的內(nèi)照射指數(shù)應(yīng)不大于1.0，外照射指數(shù)應(yīng)不大于1.3[6-9]。由表1可知，紫墨湘玉的內(nèi)外照射指數(shù)遠(yuǎn)低于A類裝飾材料標(biāo)準(zhǔn)限值，因此紫墨湘玉的產(chǎn)銷和使用不受限制[10-12]。這與偏光顯微鏡的巖礦分析與鑒定結(jié)果一致。天然寶玉石中的天然放射性核素主要分布在副礦物和一些包體礦物中，而在偏光顯微鏡下紫墨湘玉中未見(jiàn)明顯含天然放射性核素的副礦物和包體礦物[13-16]。

3 結(jié)論

紫墨湘玉是一種天然無(wú)害的玉石原料，有望成為瀏陽(yáng)菊花石的接替石雕資源，有利于石雕非遺技藝的傳承創(chuàng)新。通過(guò)對(duì)紫墨湘玉的放射性核素活度進(jìn)行測(cè)試分析，可知紫墨湘玉的內(nèi)外照射指數(shù)遠(yuǎn)低于A類裝飾材料的限制要求，擁有廣闊的應(yīng)用前景。

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