且末、若羌两地软玉稀土元素及微观结构特征①

曹妙聪,朱勤文

(1.长春工程学院,吉林 长春130011；2中国地质大学,湖北 武汉430074)

目前软玉的产地很多,但是不同地区所产软玉的质量和价格却存在较大的差异。因此,研究各个产地的软玉特征成为当前珠宝界研究的重点。且末、若羌作为新疆软玉的主要矿区,一直以盛产高品质山料占据着重要地位。

对软玉产地的判断,首先要获取不同产地玉料的诊断性、可区别于其它同类玉石的特征,如特征颜色、透明度、结构特点等宏观宝石学特征,同时还要考虑微量元素、稀土元素、微观结构等微观产地信息[1]。本文通过稀土元素分析和微观结构组成来探讨且末、若羌两矿区所产软玉的产地特征。

1 样品及测试方法

1.1 样品选择及其处理

本文所用样品均采自3500～4500m的高山矿区,若羌软玉多为青—青绿色,且末软玉多为白—青白玉,挑选其中有代表性的样品来测试。样品宝石学外观特征描述如下：

样品QM1,为且末白玉。其颜色白,结构细腻；呈现蜡状-油脂光泽；不透明状。

样品QM2,为且末青白玉。其中一半为青白色,另一半为黑色；结构细腻,油脂光泽强；黑色部分可见黑色点状杂质；半透明状。

样品RQ1,为若羌青白玉。颜色为青白色,中间可见黑色斑点杂质；结构细腻致密,弱油脂光泽；半透明状。

样品RQ2,为若羌碧玉。颜色呈青色,分布均匀；表面较粗糙,可见明显颗粒状；不透明。

图1 且末矿区的白玉和青白玉样品Fig.1 White nephrite&bluish white nephrite from Qiemo mining area

图2 若羌矿区的青白玉和碧玉样品Fig.2 Bluish white nephrite&green nephrite from Ruoqiang mining area

1.2 实验方法与条件

测试稀土元素采用激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS),仪器型号为安捷伦公司的Agilent7500a,激光系统基本指标为：波长193nm；激光能量＞200Mj(10HZ,30k V)；脉冲频率为1～20HZ；能量稳定性2%；激光光斑4～200um。玉料表面进行抛光清洗处理,也去掉前5秒的信号,保证数据的可靠性。

微结构测试采用Quanta200环境扫描电镜,测试工作由中国地质大学(武汉)国家重点实验室环境扫描电镜室完成。工作电压为20k V,电流66m A,工作距离为11.3mm左右,采用二次电子。本次样品有新鲜断口,故使用束斑较小的(2.5个束斑)、分辨率较高的二次电子,来分析样品表面微形貌。

2 测试结果与讨论

2.1 且末、若羌软玉的稀土元素含量及稀土配分型式分析

研究表明,产于不同地区的玉料,因成矿地区地球化学环境的不同,会导致稀土元素的种类和含量不同[2-3],因此可以用稀土元素进行出土玉器玉料的产地来源研究。

稀土元素具有十分相似的化学性质和物理性质。但是,随着原子序数的增大,稀土元素的离子半径呈现逐渐减小的趋势(镧系收缩现象),致使它们的化学行为存在某些差异。稀土元素的这些细微差异是导致其轻重元素发生分馏的内在原因。根据分馏特征讨论矿物岩石的成因,可以示踪其物质来源[4],并运用稀土元素分析法：比较稀土元素配分型(REE)和稀土元素特征值(Eu)。

表1 ICP-MS测试的样品稀土元素含量(×10-6)Table 1 The rare earth elements content of samples tested by ICP-MS(×10-6)

根据样品的稀土元素值进行球粒陨石标准化[5],再将稀土元素含量的球粒陨石标准数值的对数作为纵坐标,原子序数为横坐标,得到各样品的球粒陨石标准化REE配分型式图解。

(1)且末玉料的稀土配分型式(图3)

图3 且末软玉稀土元素配分型式Fig.3 The distribution patterns of rare earth elements of nephrite in Qiemo

且末玉料测试了两个样品,测试点选择在具有代表性的、相对均匀,干净的地方。从两者的配分型式来看(如图3),QM1整体比较平坦,出现Eu和Ce的负异常,以及Tm的亏损,这些特征都与样品QM2测试结果基本一致,但是QM1出现Ho亏损。QM2样品的配分型式出现右倾型式,属轻稀土富集型,同时出现明显的Eu负异常。QM1的δEu为0.56,QM2的δEu为0.13。

(2)若羌玉料的稀土配分型式(图4)

图4 若羌软玉稀土元素配分型式Fig.4 The distribution patterns of rare earth elements of nephrite in Ruoqiang

若羌玉料也测试了两个样品,测试点选择比较均匀、具有代表性的地方。两者的配分型式比较相近：都为缓右倾型,属于轻稀土富集型；出现Tm严重亏损；同时RQ2出现明显Eu的负异常,RQ1从配分型式上看Eu也应该是负异常。RQ1的δEu为0.84,RQ2的δEu为0.27。

(3)稀土元素测试结果讨论

从稀土元素含量来看,所测样品均出现Eu的负异常。从配分型式上来看,QM1整体为平坦型,而其它玉料整体呈现缓右倾趋势。由此分析,且末、若羌两矿区软玉差异不大。但所测样品均出现Tm的严重亏损,这与前人的研究不同。

2.2 且末、若羌两地软玉微观结构对比

对透闪石质软玉的结构研究主要考虑透闪石的粒度、晶体形态、粒度相对大小、矿物之间的相互关系和排列组合方式等方面[6]。本次研究的软玉显微结构的划分均是基于扫描电镜观察结果。按晶体形态划分主要分为纤维变晶结构、显微微晶—隐晶质变晶结构、柱状变晶结构等。按透闪石集合体的形态和相互间的组合关系,主要分为平行纤维、纤维交织结构等。按粒度相对大小则主要分为近等粒、不等粒变晶结构。

(1)且末软玉微结构

图5 且末白玉的针状纤维变晶结构(1000×)Fig.5 Needle-like fiber blastic texture of Qiemo nephrite(1000×)

图6 且末青白玉黑色部分的不等粒变晶结构(1000×)Fig.6 Heteroblastic structure in the black part of Qiemo bluish white nephrite(1000×)

本次测试测试了且末白玉和且末青白玉的黑色部分,发现且末白玉呈现长柱状变晶结构,青白玉的黑色部分为不等粒变晶结构。具体分析如下：

观察且末白玉(样品QM1)为显微针状纤维变晶结构。显微针状纤维变晶结构是由不同排列方向的针状透闪石以不同角度相互交织而成的,针状晶体排列紧密,极少有孔隙或杂质(图5)。样品QM1由针状透闪石晶体组成,晶形完好,长为5～15μm,宽为0.5～2μm,呈交错状排列,极少有定向性。且末青白玉(样品QM2)的黑色部分为不等粒变晶结构。不等粒变晶结构与纤维变晶结构组合出现。不等粒变晶结构是指由不规则微晶、不规则颗粒以及少量纤维状透闪石晶体组成(图6)。其中粒度在亚微米(＜300nm)的不规则微晶约占65%以上,粒度在1～3μm左右的形状不规则颗粒约占30%左右,长为1～2um,宽200nm的长纤维的含量小于5%。颗粒之间孔隙较大,排列不紧密,这可能与其含有杂质有关。

(2)若羌软玉微结构

若羌青白玉(RQ1)呈现交代环边结构。晚期的纤维状透闪石围绕早期透闪石的边缘局部交代,形成类似环状,故称交代环边结构(图7)。该结构的基底由隐晶质透闪石构成,环边分布在样品的表层,此为交代成因的反映。

图7 若羌青白玉的交代环边结构(2000×)Fig.7 Metasomatism ring edge structure of Ruoqiang bluish whit nephrite

若羌青玉(RQ2)的结构为毛发状纤维-隐晶质结构(如图8)。这种结构由弱定向排列的毛发状纤维透闪石晶体分布于隐晶质基体中所形成,毛发状纤维状晶体和隐晶质部分界限清楚区分,纤维或成束状或成放射状分布其间,其中隐晶质块大小不一,杂乱无章(如图9)所示。

图8 若羌碧玉的纤维-隐晶质结构(4000×)Fig.8 Fiber-cryptocrystalline texture of green nephrite

图9 若羌碧玉的杂乱隐晶质结构(2000×)Fig.9 Messy cryptocrystalline texture of green nephrite

3 结论

通过测试且末、若羌两矿区软玉的稀土元素及微结构,获得如下结论：

(1)两矿区稀土元素富集特征基本相同,所有样品均属轻稀土富集型,配分型式比较相近,都为缓右倾型。只是若羌碧玉出现明显Eu的负异常,不同于其他样品。

(2)此次研究且末、若羌两地软玉的微观结构,发现两矿区样品的微结构有明显的不同：且末白玉呈现针状纤维状变晶结构,黑色杂质部分呈不等粒变晶结构；若羌碧玉呈现毛发状纤维-隐晶质变晶结构,若羌青白玉呈现交代环状结构。若羌青白玉的交代环状结构在前人的研究结论中不曾出现过。

参考文献：

[1] 杨萍,邱志力,陈炳辉.现代微区测试技术在确定宝玉石产地来源中的应用及其研究进展[J].宝石与宝石学杂质,2009,11(1)：1-9.

[2] Guilong M、Gunther D.Quasi nondestructive Laser Ablation-Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry fingerprint of sapphire[J].Spectronchimica Acta B,2001(56)1219-1231.

[3] Abduriyim A、kitawaki H.Determination of the origin of blue sapphire using Laser Ablation-Inductively Coupled Plasma-Mass Spectromery(LA-ICP-MS)[J].The journal of Gemmology,2006,30(1/2)：23-36.

[4] 程军,杨学明,杨晓勇,等.良渚文化玉器的稀土元素特征及其考古学意义[J].稀土,2004,21(4)：35-39.

[5] 韩吟文,马振东.地球化学[M].北京：地质出版社,2002.

[6] 吴瑞华,张晓辉,李雯雯.新疆和田玉和俄罗斯贝加尔湖地区软玉的岩石特征学研究[J].岩石矿物学杂志.2002,21(增刊)：50-56.