独山玉致色矿物及颜色成因研究

罗 勇，宋聿旸

(1. 南阳师范学院 独山玉研究重点实验室，河南 南阳 473061； 2. 河南省实验中学，河南 郑州450002)

1 问题的提出

独山玉因产于河南南阳北郊的“独山”而得名，具有“色俏质润”的特点，是与和田玉、岫岩玉、绿松石齐名的“中国四大名玉”之一，其开发利用历史可以远溯到7000年前的新石器时代[1]106-108,[2]189-192.独山玉是迄今为止世界上发现的唯一达到玉石工艺要求的斜长石玉种.相较于翡翠、和田玉、岫岩玉等名玉，独山玉的研究程度较低，不同颜色独山玉的致色矿物、致色元素也更为复杂.

邓松良等对紫色独山玉进行了显微鉴定、X射线粉晶衍射分析和电子探针分析.提出紫色系列独山玉的颜色成因为：斜长石云母化的蚀变产物和过渡金属离子的晶体场分裂而产生紫色[3]25-28.肖启云等把独山玉分为透水白、干白、绿白、紫、黄、天蓝、红、青、黑白花、黑等10种颜色，并进行了矿物组合和生成顺序研究，并提出独山玉中的绿色是Cr元素的贡献[162-168].江富建把独山玉分为白独山玉、绿白独山玉、青独山玉、紫独山玉、黄独山玉、红独山玉、黑独山玉、杂独山玉等8种及24个亚种[5]98-101.鲁力把独山玉分为白、绿、绿白、紫、黄、黑、红、杂色等八种颜色，并对其中6种颜色独山玉进行了宝石学特征观察，对10种独山玉进行了电子探针成分分析[6]4-7.

前人在独山玉致色机理方面进行了一些研究，但未对各色独山玉进行系统分类和研究.本文在前人的工作基础上，利用偏光显微镜、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)对各色独山玉进行了测试分析，对各色独山玉进行系统分类和致色矿物研究，旨在丰富独山玉矿物学研究，为独山玉质量分级及市场规范提供科学资料.

2 独山岩体地质特征

独山位于河南省南阳市北郊，行政区划上属卧龙区七里园乡.独山玉矿区北起小陈庄，南抵大山坡，东起达士营，西到柳树桩.独山相对高度约243 m，南北长2.6 km，东西宽0.6～1.2km，矿区面积约2 km2.矿区东临白河和郑(州)—南(阳)公路、西靠焦(作)—柳(州)铁路和漯(河)—南(阳)铁路，南有南阳航空港和南(阳)—许(昌)公路，交通十分方便.

独山岩体位于华北板块和华南板块之间的接触地带—秦岭造山带东段南支，南(阳)—襄(樊)盆地北缘，方城—南阳隐伏断裂西侧，朱(阳关)—夏(夏馆)大断裂北侧.区内构造以断裂为主，褶皱次之.最主要的大断裂有朱(阳关)—夏(馆)断裂，由多条互相平行断裂形成，由于大面积第四系覆盖，区内地层出露较零星，主要有下元古界秦岭群，岩性为角闪岩相变质岩.本区岩浆活动强烈，从酸性岩到超基性岩均有出露，时代从元古代到燕山期.独山岩体是辉长岩构成的孤山，它与二龙辉长岩体同位于朱夏断裂带北侧，均受断裂控制，两岩体岩性特征相似，都受较强的动力变质作用.

独山岩体的岩石组成主要为基性岩类，主要为蚀变的辉长岩，其次有辉石岩、角闪岩、斜长岩等.独山玉主要赋存在独山岩体中，其围岩主要为辉长岩.

独山玉矿体主要为规模大小不同的脉状，其次为透镜状.脉状矿体的长度不一，从厘米到十几米都有，但主要集中在1 m以内；脉状矿体的厚度从厘米到几米不等，但主要集中在50 cm内.

3 各色独山玉特征

在我们对独山玉产出环境有了初步认识的基础上，我们根据手标本观察并考虑市场因素把独山玉分为白、绿、青、蓝、红、紫、黄、黑等八个色系(图1)，并对不同色系的独山玉进行了显微鉴定和元素分析，具体结果见表1和表2.

图1 各色独山玉手标本

4 讨论

4.1 各色独山玉的致色矿物

从研究结果来看，各色独山玉中的主要矿物有：斜长石、黝帘石、角闪石等；次要矿物有：黑云母、白云母、透辉石等；副矿物有：铬云母、褐铁矿、磁铁矿、方解石、榍石、电气石等.根据手标本及镜下观察，我们可以得出各色独山玉的致色矿物.

白色独山玉的致色矿物主要为斜长石，其它次要矿物和副矿物未对颜色形成产生影响.

绿色独山玉的致色矿物主要为黝帘石和铬云母，其中尤其是副矿物铬云母对绿色的形成贡献较大，虽然含量很少，但由于在玉石中呈规律分布，导致可见光发生折射、衍射，所以表现出绿色.尤其是当铬云母成团块状分布在白底的独山玉中时，非常近似于翡翠.

青色独山玉的致色矿物主要为单斜辉石和角闪石，青独玉以单斜辉石和斜长石为主要成分，其中单斜辉石为深色矿物，同时其次要矿物角闪石也未深色，在与斜长石颗粒中分散分布时，造成可见光的衍射和漫反射，所表现出来的颜色为青色.

蓝色独山玉的致色矿物主要为白云母，蓝色独山玉虽然以斜长石为主，但由于次要矿物白云母分布的影响，导致颜色以蓝色为主，同时具有蓝中偏绿的视觉效应.

红色独山玉的致色矿物主要为榍石和角闪石，榍石单矿物常呈深色，如黄、褐、绿、黑等；而角闪石单矿物常呈深色，如黑、墨绿等；当与红色独山玉的主矿物斜长石、黝帘石形成矿物组合时，所表现的颜色为红色系列.

紫色独山玉的致色矿物主要为榍石、黑云母，紫色独山玉以斜长石为主要矿物，与榍石、黑云母等深色矿物形成组合，则表现出紫色系列.

黄色独山玉的致色矿物主要为黝帘石、榍石、褐铁矿，黄色独山玉以黝帘石、斜长石为主要矿物，其所含副矿物褐铁矿主要为黄色、黄褐色，当其与黝帘石、榍石等深色矿物组合，导致颜色为黄色系列.

黑色独山玉的致色矿物主要为角闪石、透辉石、黝帘石，这些矿物都是深色矿物，所以导致颜色为黑色.

黑白独山玉的致色矿物主要为角闪石、黝帘石、斜长石，其中角闪石、黝帘石为深色矿物，是主要致黑色矿物；斜长石为浅色矿物，是主要致白色矿物.

彩色独山玉的致色矿物因颜色丰富而复杂，可能为斜长石、铬云母、黝帘石、角闪石、褐铁矿、磁铁矿、透辉石等矿物.

4.2 各色独山玉的致色元素

各色独山玉的主要矿物组成为斜长石和黝帘石(表3)，主要化学成分为钙铝硅酸盐；同时也含有Na、K、Ca、Sr、Ba、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Pb等微量元素.

表3 各色独山玉特征表

各色独山玉中都呈现Na、K等元素相对亏损，Ca、Sr、Ba等元素相对富集的趋势，Na、K、Ca是长石三个端元之一，三种元素相互之间发生置换，独山玉是多期热液侵入的结果，多期热液侵入导致Ca置换Na、K的比例增高，这可能是导致独山玉中Na、K元素亏损的原因；Ca是各色独山玉中主要的化学组成元素，Sr、Ba易与Ca发生类质同象置换，这是导致Ca、Sr、Ba等元素相对富集的原因.而其它Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Pb这些微量元素对独山玉丰富颜色的形成起着至关重要的作用.

5 结论

独山玉绚丽多彩，美轮美奂，共计8大色系，100余种颜色.主要有白、绿、青、蓝、红、紫、黄、黑等基本色系.绚丽多彩的独山玉致色矿物各不相同，其有别于和田玉、翡翠、岫岩玉等玉种，形成颜色如此丰富的原因主要在于几百万年以来的多期次岩浆侵入活动，岩浆的侵入使得岩浆与围岩产生物质交换，交换成分、交换程度、交换环境等方面的差异性，形成的致色矿物不同，从而导致了各色独山玉的形成.

各色独山玉的微量元素含量都呈现出Ca、Sr、Ba等元素相对富集的趋势，但其它Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Pb等微量元素含量差异明显，不同的元素由于离子半径、电价、电性的差异，常以类质同象的形式与各色独山玉所含主要矿物内的元素发生置换，从而形成新矿物，这些矿物本身颜色各异，同时又呈斑晶、蚀变晕、或颗粒状分布在各色独山玉中，这是导致独山玉绚丽多彩的根本原因.

[1] 江富建.南阳黄山新石器时代玉器的玉质研究[J]. 中国宝玉石, 2007 (5).

[2] 江富建.南阳黄山遗址独山玉生产工具的断代释考[J]. 农业考古, 2010 (1).

[3] 邓松良, 刘晓亮.浅谈紫色独山玉的颜色成因[J]. 新疆有色金属, 2011, 34(S2).

[4] 肖启云, 蔡克勤, 江富建.各色独山玉的矿物组合研究[J]. 岩石矿物学杂志, 2011(30).

[5] 江富建.独山玉质量评价标准[J]. 中国宝玉石, 2009 (5).

[6] 鲁 力, 边秋娟.不同颜色品种独山玉的宝石矿物学特征[J]. 宝石和宝石学杂志, 2004, 6(2).