微量元素“指纹”研究及在泰山玉鉴定中的应用——以甘肃省武山县鸳鸯玉为例

邱伟

(山东省第五地质矿产勘查院，山东 泰安 271000)

泰山玉以泰山赋予的独特泰山平安文化内涵[1]而被人们青睐，其市场价值也超出了与其成分和特征都极其相似的其他产地的蛇纹石质玉石，但随之而来的是外地玉冒充泰山玉对市场的冲击。为了净化市场，泰山玉产业发展管理中心委托山东省第五地质矿产勘查院，开展泰山玉微量元素“指纹”鉴定研究。该研究在全国分产地系统采集了样品，进行岩矿测试和鉴定，发现不同产地样品和泰山玉微量元素之间，有着类似于人类“指纹”的差异。该文以泰山玉与甘肃省武山县鸳鸯玉为例进行比对探讨。

1 泰山玉特征

泰山玉的成矿母岩为黄前序列西店子单元变辉石橄榄岩(蛇纹岩、透闪阳起片岩)，其岩浆源于亏损地幔，属于变质超镁铁质超基性岩浆矿床。未玉化蛇纹岩经受后期岩浆侵入等地质作用分化出墨玉到碧玉的进化式不同玉化程度类型[2]。

泰山玉矿物成分[3-5]以蛇纹石为主，其次为绿泥石，伴生有少量磁铁矿、滑石、石棉、碳酸盐等矿物。蛇纹石以鳞片状为主，见少许纤维状，在岩石中呈杂乱-半定向排列，颗粒细小，含量一般80%～99%。另外磁铁矿分布较普遍，多是局部少量呈脉状或浸染状出现，其他矿物稀少。矿石呈细粒变晶结构和显微变晶结构，块状构造，少数为弱定向构造。泰山玉折射率1.540～1.580，平均1.568，多在1.565±0.01范围内。摩氏硬度2.5～6.0，一般>5，绿色玉石多比黑色玉石硬度高。密度2.48～2.71g/cm3，平均2.60g/cm3。

泰山玉根据颜色和花色分为碧玉、墨玉、紫檀玉和花斑玉4类，主要特征[6-11]如下：

泰山碧玉：呈墨绿、深绿、翠绿、黄绿、青绿等绿色调，半透明—亚透明，个别为不透明(黄绿或浅绿)，质地细—细润，玻璃—蜡状光泽，常具有细小的黑色斑点。

泰山墨玉：呈黑色、褐黑、灰黑、绿黑等黑色调，不透明—微透明，质地细—细润，玻璃—蜡状光泽。

泰山紫檀玉：颜色以红褐色、黄褐色等褐色调为主，不透明—半透明，质地细—细润，玻璃—蜡状光泽，常具有黑色斑点细纹。

泰山花斑玉：浅—墨绿色，夹杂较多白色、糖色、黑色等不规则斑块或条纹，或由2种及以上明显不同颜色混合组成，不透明—半透明，不同部位透明度差异较大，质地粗—细，玻璃—蜡状光泽。

2 甘肃省武山县鸳鸯玉特征

武山县鸳鸯玉[12]是我国著名的蛇纹石玉，产于武山县鸳鸯镇、山丹乡等地。大地构造位置属于北秦岭海西褶皱带西南缘的骆驼巷-四店-武山深大断裂带。玉石产于蛇纹石化辉橄岩岩体中，属于超镁铁质超基性岩变质成因的蛇纹石玉。玉石自然类型有块状、条带状和花斑状蛇纹石玉石[13]。 鸳鸯玉为浅灰绿--深绿色、灰黑--黑色，偶见灰白、灰绿等颜色，呈蜡状--玻璃光泽。矿物成分以蛇纹石为主，伴生有少量磁铁矿、透闪石、碳酸盐矿物等。蛇纹石多呈微鳞片状，部分呈纤状、叶片状，颗粒细小，含量85%～95%。呈隐晶质变晶结构，块状和条带状构造。折射率1.565～1.572，平均1.568。摩氏硬度4.5～6.0。密度2.64～2.70 g/cm3。玉石净度较差，以透明质玉为基质，大量见有大小不一呈条带状分布的灰黑色—黑色斑点。灰绿色—深绿色样品的透明度较好，可达透明程度；黑色和灰色的样品透明度相对较差，一般为微透明—半透明。总体来说，鸳鸯玉质地细腻，韧性较大，容易加工成较薄的器皿等制品。

3 微量元素特征

该次系统采集样品进行了微量元素分析(表1)。样品由山东省鲁南地质工程勘察院实验测试中心测试。分析方法一般为ICP-AES法。含量低的稀散元素主要以ICP-MS法测试，特殊元素选用专用方法测试。

表1 样品微量元素分析结果 (×10-6)

注：※数据来自于参考文献[14]。

对测试结果利用迟清华等[14]统计的中国超镁铁质岩元素平均丰度值(表1)进行了标准化(标准化值=样品元素值/中国超镁铁质岩元素平均丰度值)，以确定其和平均丰度值的相对特征。

3.1 泰山玉微量元素特征

利用标准化后的数值分别做出碧玉、墨玉、未玉化蛇纹岩的蛛网图(图1、图2、图3)。对照蛛网图可以看出，虽然3类样品岩石学特征差异较大，但其元素含量相对中国超镁铁质岩元素平均丰度值，除Cr含量在碧玉和墨玉中相对未玉化蛇纹岩略有降低外，其他元素含量在3类样品中特征基本一致：Co，Ge，Mo含量基本与中国超镁铁质岩元素平均丰度值相当；Bi含量表现在中国超镁铁质岩元素平均丰度值上下窄幅变化；Ba，Ga，Nb，Zr，V，Sc，Ti，P，Cu，Pb，Sb，Tl，Zn含量低于中国超镁铁质岩元素平均丰度值，多在0.5～0.001倍数值间波动式变化；Ni，As，Bi，Br含量则相对升高。

图1 泰山碧玉样品与中国超镁铁质岩元素丰度平均值标准化元素分配型式图

图2 泰山墨玉样品与中国超镁铁质岩元素丰度平均值标准化元素分配型式图

综上可见，在3类样品中，元素相对含量在样品间虽然有一定的区间变化，但其经标准化后的数据在蛛网图中的特征基本是一致的，反映了除Cr，Co在玉化过程中；随着玉化程度的不同有随蛇纹岩玉化而减少的趋势，其他元素的含量在玉化过程中相对是稳定的。

3.2 鸳鸯玉微量元素特征

鸳鸯玉和中国超镁铁质岩元素平均丰度值比较(图4)，两者Co，Sc，Pb，Zn大致相当；Bi，Sb，Tl相对升高；Ba，Ga，Nb，Zr，V，Ti，P，As，Br，Cu，Ge，Mo等元素，除Ba降幅较大外，其他基本在1～0.1倍范围内波动变化；Zr的含量在1倍上下窄幅波动。

对照图4蛛网图，不同样品间元素含量虽有差异，但像泰山玉样品蛛网图一样，各样品蛛网图的特征基本是一致的，反映了元素在这个产地样品的各个元素的相对含量特征，其在一定含量范围内同样是稳定的。

4 特征比对

从蛛网图上可以直观地看出，V，Sc，Sb，Tl，Zn等5个元素在两个产地样品中有着普遍的差异性；鸳鸯玉样品元素含量的波动范围明显高出泰山玉的波动范围，尤其Sb元素含量比泰山玉样品高出2个数量级。

以上元素在两个产地的差异，可能是由于所处大地构造位置和环境的巨大差异，造成形成矿体的岩浆成因差异，从而形成微量元素含量产生了这种差异性，而且这种差异特征在两个产地之间普遍存在。

图3 泰山未玉化蛇纹岩样品与中国超镁铁质岩元素丰度平均值标准化元素分配型式图

图4 鸳鸯玉样品与中国超镁铁质岩元素丰度平均值标准化元素分配型式图

5 讨论

(1)要想成为两产地间玉石的鉴定“指纹”，来区分玉石产品，“指纹”特征必须在两个产地间具有稳定的差异性，并且只要定性分析就可以达到区分的目的。

以上5个元素正好具备了这个特征，尽管相同元素含量在同一个产地样品中也存在高低不同的变化，但在两个产地间相同元素含量分别的波动范围是不重叠的，而且有较明显的差异。

(2)其他产地玉石基本都产于不同的较高级别的大地构造单元内，因为形成环境的巨大差异，其微量元素或多或少都可能与泰山玉存在差异。只要能找出这些差异性，就可以作为“指纹”特征，对不同产地蛇纹石玉进行产地鉴别。

6 结语

通过甘肃省武山县鸳鸯玉与泰山玉的微量元素特征比对，V，Sc，Sb，Tl，Zn等5个元素可以作为产地“指纹”来区分其产品。以此类推，其他产地蛇纹石玉和泰山玉之间，也可以找到类似的鉴定“指纹”。

致谢：在研究过程中，泰山玉产业发展管理中心及泰山玉矿山给予了极大的支持和帮助，项目组成员付出了大量的辛勤劳动，在此一并感谢！