翡翠的矿物学特征及其对翡翠质量影响

2018-05-26梁铁

安徽地质 2018年1期

梁铁

（安徽省地质实验研究所，安徽合肥 230001）

0 引言

翡翠作为玉石之王，以其质地细腻、致密坚韧[1～2]、色泽艳丽而广受人们喜爱。翡翠的质量的主要由颜色、透明度、质地、净度以及加工质量几个方面所决定[3～4]，而翡翠的矿物成分、化学成分、结构等矿物学特征很大程度影响着翡翠的质量。笔者通过资料的收集，总结了翡翠矿物学研究的进展，探讨了矿物学特征与其质量的关系。

1 翡翠的矿物成分及对质量的影响

1.1 矿物成分

翡翠是一种由多种细小矿物组成的矿物集合体，其主要的矿物成分如表1所示：

表1 翡翠的矿物成分[5]Table 1 Mineral composition of jade [5]

以前有学者对以钠铬辉石和绿辉石为主要矿物的玉石应不应该归为翡翠大类存在异议[1,6]，2009年《翡翠分级国家标准》中对翡翠明确了定义，将该类玉石也纳入为翡翠大类。

翡翠的主要矿物硬玉、钠铬辉石和绿辉石的化学组成可用通式xy[Si2O6] 表示，XY被不同的元素离子占据时形成了不同的矿物，并且随着元素种类和含量的变化可以形成一系列的类质同象代替。晶格中的XY位置被钠离子和铝离子占据时，矿物即为硬玉NaAl[Si2O6]；当晶格被钠离子和铬离子占据时，则形成了钠铬辉石NaCr[Si2O6]；当钙镁铁等离子进入晶格时，则矿物成分主要为绿辉石为(Ca,Na)(Mg,Fe2+Fe3+Al)[Si2O6][7]。

翡翠中的其他矿物大致可以分为闪石类、长石类和其他类三种[3]。闪石类矿物往往是后期的富含Ca2+Mg2+Fe2+热液的对原辉石的交代作用，或经退变质作用后形成，多数可见碱性角闪石，以蓝闪石最为常见[3,8]。长石类矿物主要为钠长石，在翡翠中非常常见，但含量较低。翡翠中也常含有铬铁矿颗粒，多见于深绿色翡翠和钠铬辉石翡翠之中，赤铁矿、褐铁矿、蛇纹石等次生矿物多赋存于翡翠岩石表层的孔隙或裂隙中[3]。

1.2 矿物成分对翡翠质量的影响

翡翠的矿物成分对质量的影响主要体现在颜色、透明度和净度三个方面。

翡翠的颜色主要由硬玉矿物中含有的致色离子和含有矿物本身的颜色两个因素决定。当以硬玉为主要矿物时，翡翠主要呈白色，由于一些杂质离子也会略带灰、略带绿和略带黄等颜色，杂质离子越多，颜色越深。当硬玉中的Al3+被适量的Cr3+所替代时，则翡翠会呈现诱人的翠绿色，该颜色的翡翠质量最佳；当硬玉分子中Al3+主要被Fe3+替代时，翡翠则呈暗灰的绿色，不如含Cr翡翠的颜色那么鲜艳、明快；紫色的翡翠成因目前有两种意见，可能是微量的Mn致色，也有人认为是由Fe2+和Fe3+离子跃迁而致色，目前接受第二种看法的人居多[1,14,18,10]。

当Cr3+大量替代了Al3+，翡翠则会变成不透明的黑绿色，即钠铬辉石翡翠（干青种、莫子石（摩西西）和九一矿品种）；而当绿辉石为主要矿物时，翡翠则颜色则成墨绿色。当翡翠以硬玉为主，但其中含有少量的钠铬辉石和绿辉石，则会形成“飘绿花”[3,9]。翡翠中含有的次要矿物蓝色角闪石和阳起石会在翡翠中形成“飘蓝花”。

翡翠的颜色与透明度直接相关，排除掉其他因素影响情况下，呈彼此消长的关系，翡翠的颜色越深透明度越差，颜色越浅透明度越好，所以上文所述的矿物成分对颜色的影响，也会一定程度影响翡翠的透明度。矿物成分的多样性同样也影响着透明度，由单一矿物组成的翡翠易有较好的透明度，而由多种矿物组成的硬玉岩则透明度较差[11]。有学者也指出钠长石的存在对翡翠的透明度影响较大，少量钠长石可以明显改善透明度[12～13]。

翡翠的净度受矿物成分影响最大。角闪石、磁铁矿、铬铁矿等暗色矿物等在翡翠中形成暗斑，降低翡翠质量。钠长石也会在翡翠内部形成斑块状、条带状、丝状的半透明的白棉，也会明显降低翡翠质量。而次生铁、锰氧化物在翡翠表面或裂隙中富集填充会形成黑色、棕褐色、灰色瑕疵，也会明显降低翡翠质量。

当翡翠中硬度较低的矿物（如钠长石角闪石）含量较多时，也会影响翡翠的加工性能。

2 翡翠的化学成分及对质量的影响

2.1 化学成分

构成翡翠的辉石类主要矿物占翡翠含量的95%以上，当Na/（Na＋Ca）介于 0.2 和 0.8 之间为绿辉石，Na/（Na＋Ca）≥0.8 时为硬玉，当硬玉中Al被Cr替代时，则为钠铬辉石[17]。往往在一块翡翠中，三者互相之间形成一系列的类质同象固溶体。现在学者在研究翡翠的化学成分是，基本上采用的都是电子探针的方式，电子探针所得出来的化学成分为某一个点上结果，所以也往往导致同一块翡翠不用位置的化学成分差距较大，但总体来说翡翠的化学成分总是三种主要矿物的理论值之间过度的(表2)。

表2 翡翠化学成分特征(%)Table 2 Chemical composition characteristics of jade (%)

2.2 化学成分对翡翠质量的影响

翡翠的颜色就是由于含有不同的致色离子所决定的。上文所述，由于类质同象系列中离子种类和数量不同，翡翠的主要矿物成分在硬玉、绿辉石和钠铬辉石三者之间过渡，矿物成分对翡翠颜色的影响本质上还是由于化学成分不同。翡翠所显现出来的其他颜色也是由于所含的致色离子所导致的。

Cr3+是翡翠呈现纯正绿色的原因，并且Cr3+含量直接决定了翡翠绿色的深浅。有研究表明Cr3+含量在0.3%时，就能产生纯正的绿色或祖母绿色，含量越少颜色越浅。当Cr3+增加颜色逐渐变深直至形成钠铬辉石翡翠[14]。Fe3+会导致翡翠呈灰绿色，不如Cr3+明亮。绿辉石翡翠和钠铬辉石翡翠也均是由于含有的Fe3+和Cr3+较多导致的颜色变成墨绿、黑绿色。

紫色翡翠的致色原理前文已有叙述。红色和黄色的翡翠则是由于次生的赤铁矿褐铁矿沿翡翠的显微裂隙慢慢渗入而成，该颜色与矿物晶格中含有致色离子成色不太相同，应归于矿物颗粒之间的外来物质成色[14]。

翡翠中还有的Ti、Ca、Mg等元素与翡翠的颜色没有直接的因果关系，但存在一定的相关性。随着翡翠的颜色从深绿到无色，Ca、Mg含量逐渐降低，Ti元素在绿色翡翠中的含量也相对偏高[14]。

3 翡翠的结构特征及对质量的影响

3.1 结构特征

翡翠的成矿阶段经历了多期的变质作用，从而形成了翡翠复杂的结构特征[8]。翡翠的结构类型主要包括：变晶结构、交代结构、变形碎裂结构三类，三种结构细分如表3所示。

表3 翡翠结构的分类[19]Table 3 Classification of jade textures [19]

翡翠是一种变质岩，是在特定的温度和压力条件下，经过变质、重结晶等作用形成的特殊岩石，并且还可能发生了不同类型的后期改造。翡翠的结构特征可以反应其成矿过程的各个阶段，变质结晶作用阶段主要形成一系列常见的变晶结构，当后期改造主要为热流体作用时可形成交代结构，当后期改造以构造应力为主是则形成了碎裂结构[22]。

3.2 结构特征对翡翠质量的影响

翡翠的结构特征对翡翠质量的影响主要体现在质地、透明度和加工质量三个方面。

变晶结构为翡翠最主要的结构，对翡翠的品质有最重要的影响。一般来说，具细粒变晶结构、显微变晶结构的翡翠质地柔和，质量较好；具有中粒状变晶结构或粗粒变晶结构的翡翠肉眼一般可见颗粒或解理面，质地粗糙，质量偏差。具斑状结构者和不等粒结构的，透明度较差，矿物粒度相近、结构致密，透明度就会比较好[19]。

而矿物颗粒的形状从粒状变晶结构→柱粒状变晶结构→柱状变晶结构，透明度会有不同程度地增加。具有齿状镶嵌变晶结构、弯曲镶嵌变晶结构的翡翠样品具有相对较高的透明度，而具平直镶嵌粒状变晶结构的翡翠样品的透明度则相对较低[19～20]。

交代结构对翡翠质量的影响主要由于交代作用后所形成的不同矿物。如翡翠中钠长石被交代成硬玉而形成的交代结构，其对质量的影响主要取决于残留钠长石数量。残留少量钠长石有利于提高透明度[19]。而当硬玉矿物被交代形成闪石族矿区时，因带入了Fe、Mg，使翡翠颜色发暗，透明度降低[21]。这种交代反应即使很少，也会大大降低翡翠的透明度，降低翡翠质量。同时闪石族矿物容易蚀变成绿泥石，而绿泥石的硬度比硬玉小得多，抛光后在翡翠表面会出现凹坑，影响翡翠加工性能[21]。

具破碎结构的翡翠由于动力变质作用引起的，该结构会导致翡翠透明度和硬度的降低，也会降低材料的加工性能。翡翠遭受十分强烈的应力作用原岩矿物大部分被粉碎成隐晶质粉末，形成糜棱结构，该结构中，矿物被粉碎成极细小的颗粒，晶间间隙、解理和显微裂隙等被消除，翡翠的质地变得细腻，透明度也会大大增强，形成玻璃种翡翠。故优质翡翠常常是强烈剪切带中韧性变形的糜棱岩类[20,22]。