新疆若羌阿其克库勒碧玉的宝石学特征研究

刘晓亮 杨念 邓松良

摘   要：通过常规宝石学测试、偏反光显微镜鉴定及电子探针、X射线粉晶衍射测试分析，对产于若羌县阿其克库勒的碧玉进行详细研究，总结其产地特征及成因。结果表明碧玉主要矿物成分为透闪石并含少量钙铬榴石、铬铁矿。透闪石在偏光显微镜下呈鳞片状、片状、纤维状，其中片状具轻微卷曲变形现象，偶见少量辉石为原岩蚀变残留矿物。钙铬榴石为翠绿色，呈针点状、斑点状、团块状、丝绺状不均匀分布，铬铁矿呈黑色，以点状、不规则粒状杂乱分布。铬铁矿由铬镁尖晶石蚀变形成，蚀变程度不一，可见铬铁矿沿铬镁尖晶石边缘分布。碧玉的绿色源于Fe2+和Cr3+综合作用形成，结合铬铁矿与碧玉成因及产状特征，推断该种碧玉为超基性岩蚀变形成，与新疆和田碧玉、玛纳斯碧玉、俄罗斯碧玉、新西兰碧玉、加拿大碧玉等属于同一成因类型。

关键词：阿其克库勒;碧玉;电子探针;X射线粉晶衍射

阿其克库勒位于新疆维吾尔自治区巴音郭楞蒙古自治州若羌县东南部，昆仑山北麓阿尔金山自然保护区境内，海拔约4 200 m。前人对不同产地的碧玉及软玉中的绿色斑点做了大量测试研究[1-4]，发现碧玉中黑色点状包体常见，但翠绿色斑点很少见。加拿大北极矿、卡西矿产出碧玉中绿色斑点为钙铝榴石、钙铁榴石、铬钙铝榴石[5]，冯晓燕等报道了白色软玉中的翠绿色斑点为钙铝榴石[6]。运用常规宝石学测试、偏反光显微镜、电子探针、X-衍射等测试研究手段，对新疆阿其克库勒碧玉的颜色特征、包体特征、成因类型进行详细研究。

1  研究样品及测试条件

本次研究样品产于新疆若羌县阿其克库勒湖附近，由新疆匠心钰盛投资有限公司提供。选取6块样品进行宝石学测试，其形状、颜色、透明度、断口、光泽特征见图1、表1。样品按颜色分布特征可分为“斑晶”和“基底”两部分，“基底”呈灰绿-浅灰绿-灰白色，“斑晶”为翠绿色，呈针点状、斑点状、丝绺状分布于“基底”中，或呈黑色点状、粒状不规则包裹于“基底”中。6块样品均可见含量不一的点状、不规则粒状黑色包体分布，绺裂较发育。

挑选颜色差异大的碧玉样品，磨制薄片5件、光片4件，使用Leica Z16实体显微镜、Leica 2700P偏反光显微镜观察样品颜色特征、结构特征、包裹体种类。通过X-射线衍射分析确定主要组成矿物，测试仪器为德国布鲁克D8 ADVANCE型X-射线衍射仪，测试条件为Cu靶，波长1.540 6 Å、电压40 kV、电流40 mA、测试范围为3°～70°，扫描速度4°/min。使用日本电子Jxa-8230型电子探针显微分析仪（EPMA）测试矿物成分，测试条件为加速电压15 kV，电流10 nA，束斑最小直径1 μm。实验测试工作在新疆岩矿宝玉石产品质量监督检验站完成。

2  测试结果与分析

2.1  实体显微镜下特征

放大观察样品绿色分布不均匀，样品“基底”为灰绿色、浅灰绿色，个别位置为灰白色。翠绿色部分呈针点状、团块状不规则分布，团块状放大观察是由许多翠绿色针点状矿物富集形成（图1-h）。黑色不透明礦物呈不规则粒状、粒状集合体不均匀分布（图1-g），样品局部由黑色杂质混入造成黑褐色的云雾状（图1-i）。

2.2  偏反光显微镜下特征

样品中翠绿色矿物镜下鉴定为钙铬榴石，呈自形-半自形粒状，粒径为0.05～0.1 mm，呈集合体团粒状、断续条带状分布，条带间偶见半自形-他形粒状铬铁矿（图2-a），部分钙铬榴石分布于铬铁矿中         （图2-b）。浅灰绿色“基底”由透闪石组成，与翠绿色部分无明显分界。透闪石呈交织状（图2-c），形态多样，主要为鳞片状，次为片状、纤维状，其中片状透闪石具轻微卷曲变形（图2-d），偶见少量辉石为原岩蚀变残留矿物。结合样品特征认为，透闪石的形态特征和粒径大小可影响碧玉的“细腻度”。

2.3  电子探针分析

电子探针测试碧玉样品“基底”、翠绿色斑点见图2-e，黑色粒状包体成分见图2-f，测试结果见      表2-5。结果显示碧玉“基底”主要化学成分为SiO2、MgO、CaO，其成分和含量与《系统矿物学》中透闪石一致[7]，与和田碧玉、玛纳斯碧玉电子探针成分比对，样品“基底”处Mg含量高于二者，Fe含量与和田碧玉、玛纳斯碧玉基本一致，Cr含量比和田碧玉、玛纳斯碧玉明显偏低。

新疆玛纳斯碧玉中蓝色调是K和Na含量高导致[8]，俄罗斯碧玉中Fe是导致碧玉呈绿色的主要元素，Cr是影响碧玉颜色深浅的重要元素[9]。样品中碧玉的绿色主要由Fe2+和Cr3+综合作用所致，“基底”中灰绿色、浅灰绿色由Fe2+致色，“斑晶”中翠绿色由Cr3+致色，这与“基底”由透闪石组成，“斑晶”由钙铬榴石、铬镁尖晶石和铬铁矿等含Cr高的矿物组成结果一致，“基底”部分绿色成因与俄罗斯碧玉绿色成因一致。

样品中翠绿色斑点状包体测试结果见表3，与《系统矿物学》钙铬榴石化学成分中CaO、Cr2O3、SiO2含量完全吻合，Al2O3、FeO是由于钙铬榴石形成过程中Al、Fe代替Cr而出现。图2-f中灰色粒状矿物为铬镁尖晶石，沿边缘和裂隙蚀变为铬铁矿，部分铬镁尖晶石已完全被铬铁矿取代，可见部分残留。铬铁矿、铬镁尖晶石同属尖晶石族，两种矿物的晶体结构均为正尖晶石型，铬镁尖晶石蚀变过程中Al元素的带出与Cr、Fe元素的带入导致铬镁尖晶石蚀变为铬铁矿。铬镁尖晶石、铬铁矿电子探针数据详细见表4，表5，铬铁矿Cr2O3的质量分数大于55%，铬铁矿中Cr/Fe及铬-镁尖晶石化学成分与理论值一致。闪石玉类有两大成因类型，即由碳酸岩蚀变而成和由超基性岩蚀变而成[10]。根据原岩性质，样品中出现黑色点状铬铁矿和残余辉石，而铬铁矿是超基性岩标志性矿物，由此推断碧玉样品由超基性岩蚀变而成，与新疆和田碧玉、玛纳斯碧玉、俄罗斯碧玉、新西兰碧玉、加拿大碧玉等属同一成因类型[1，2，5，9-12]。

2.4  X射线粉晶衍射

样品X衍射测试结果见图3、表6。样品X衍射图谱特征峰与2004版PDF卡片中透闪石（卡号      85-0876）特征峰吻合程度高，实测d值3.124 3、2.703 0、2.532 6、3.274 6、4.512 1、2.938 3与卡片中3.119 8、2.708 7、2.536 8、3.273 1、4.515 7、2.941 7d值一致，实测8.409 5d值与标准d值8.429 5稍有偏差。在偏反光顯微镜下观察到的钙铬榴石、铬镁尖晶石和铬铁矿分析结果中未有体现，其原因应为样品中这3种矿物含量低，图谱中表现不明显。

3  结论

（1） 新疆若羌阿其克库勒碧玉颜色特征：“基底”颜色为灰绿色、浅灰绿色、灰白色，翠绿色呈点状、斑点状、团块状、丝绺状不均匀分布于“基底”中。“基底”处Mg含量高，Cr含量偏低，这与“基底”处颜色为灰绿色、浅灰绿色呈因果关系。

（2） 碧玉主要组成矿物为透闪石，翠绿色点状、斑点状、团块状矿物为钙铬榴石。黑色点状、不规则粒状包体为铬铁矿，铬铁矿由铬-镁尖晶石蚀变形成且蚀变程度不同。

（3） 铬铁矿、辉石的出现，标志着其成因为超基性岩蚀变而成。

（4） 碧玉颜色以翠绿色、灰绿色和灰白色形成“斑杂状”，且黑色包体呈不规则状分布、绺裂较多，适合做大型摆件、雕件。

参考文献

[1]   孙丽华，王时麒.加拿大碧玉的矿物学研究[J].岩石矿物学杂志，2014，33：28-36.

[2]   赵洋洋，吴瑞华，吴青蔓.俄罗斯奥斯泊矿区（11～#矿）碧玉的宝石矿物学研究[J].岩石矿物学杂志， 2014，33：37-42.

[3]   史淼，郭颖.新疆和田碧玉的化学成分研究[C].中国矿物岩石地球化学学会第13届学术年会，2011.

[4]   刘东岳.台湾花莲碧玉宝石矿物学特征研究[D].北京：中国地质大学（北京），2013.

[5]   吴青蔓.加拿大北极矿碧玉的宝石矿物学研究[D].北京：中国地质大学（北京），2015.

[6]   冯晓燕，沈美冬，张勇.软玉中的一种绿色斑点-钙铝榴石[J].岩矿测试，2013，32（4）：08-612.

[7]  王濮，潘兆橹，翁玲宝.系统矿物学[M].北京：地质出版社，1982，     （中册）：46.

[8]   冯晓燕，沈美冬，陆太进.蓝色软玉的物质组成及光谱特征[C].中国珠宝首饰学术交流会论文集，2013.

[9]   龙楚，李新玲，徐志.俄罗斯碧玉的物质组成及颜色成因研究[J].岩石矿物学杂志，2011，30：78-82.

[10] 王时麒，员雪梅.和田碧玉的物质组成特征及其地质成因[J].宝石和宝石学杂志，2008，10（3）：4-7.

[11] 田帅.新疆玛纳斯碧玉宝石学特征及矿物标型研究[D].石家庄：河北地质大学，2014.

[12] 赵洋洋.新西兰碧玉的宝石矿物学特征研究[D].北京：中国地质大学（北京），2013.