芙蓉石内纤维状包裹体的研究现状

胡 哲

中国地质大学（北京）珠宝学院，北京 100083

前 言

淡红色至蔷薇红色的石英，称作芙蓉石，也称蔷薇水晶[1]，俗称粉晶。市场上的弧面芙蓉石常见星光效应，对应于内部较多的针状或纤维状包裹体。纤维状包裹体与粉色水晶的分类有关，导致了六射星光，可能是芙蓉色的颜色成因，且其矿物成分、分布特征一直未有定论，因而对于针状包裹体研究的重要性可见一斑。

1 芙蓉石简介

水晶常见由六个柱面和菱面体组成的聚形自形晶，而粉色水晶经常呈破碎块状产出，极少见晶形，1960年才发现存在粉色水晶的晶体，具有共存的左形和右形的菱面体组成的假六方锥的特征，粒度较小，见于美国和巴西某些矿床[2]。

由于结晶特征的明显不同，使得粉色水晶的定义至今仍有争议。粉色水晶可分为两种[3]：粉石英（Pink Quartz）和蔷薇石英（Rose Quartz），分类依据如下：第一，色调不同，较蔷薇石英而言，粉石英色调偏冷；第二，粉石英对光线很敏感，暴露在光下会有明显颜色变浅现象，而蔷薇石英虽然也会褪色，但敏感度相对较低，指示了不同的颜色成因；第三，二者是在不同的地质环境中形成的；第四，粉石英有发育较好的晶体外形，而蔷薇石英通常呈不规则块状产出。

图1 粉石英（a）和蔷薇石英（b）Fig.1 Pink quartz (a) and rose quartz (b)

Applin K R指出[4]，粉色水晶内是否含有纤维状包裹体与水晶的成因有关，Ruby Range 和Black Hills产出的粉色水晶被认为是伟晶岩成因，内部一般存在较多纤维状或针状包裹体，而产自Arkansas的脉石英，被认为来自与岩浆无关的热液沉淀，其中未检测出纤维的存在。White J S等[2]也发现，拥有晶形的粉色水晶内部无针状包裹体。

综合前人研究成果，将产地特征、产状特征及包裹体特征一一匹配，一般认为蔷薇石英（Rose Quartz）产自伟晶岩，因含有大量针状包裹体而呈半透明状，常与长石共生，一般呈块状产出，不见晶形，光照不易褪色，而粉石英（Pink Quartz）为热液成因，内部无纤维状包裹体，透明度高，颜色应该是与铝、磷色心有关，可与烟晶共生，见光可能褪色。

国内未将粉色水晶分类，而是统称为“芙蓉石”，下文提到的芙蓉石或粉晶，均特指蔷薇石英。

2 纤维状包裹体的成分

金红石是水晶中常见的包裹体[5]，芙蓉石内部的纤维状包裹体也被认为是金红石[6]。张蓓莉[1]、余晓艳[7]等认为，芙蓉石的星光效应是由内部针状金红石包裹体造成的，由于金红石细小，芙蓉石透明度较高，可显示透星光。

Applin K R[5]把粉色水晶放入氢氟酸中腐蚀，通过X射线粉晶衍射对不溶的纤维状包裹体进行测试，发现产自美国蒙大纳 Ruby Range的粉色水晶内部纤维为蓝线石；Goreva J S等[8]通过激光拉曼测试发现，粉色水晶内部的针状包裹体的谱线出现了205cm-1、280cm-1、405cm-1、508cm-1、950cm-1、1000cm-1的特征峰，与蓝线石基本吻合；Kibar R等[9]把产自不同伟晶岩的蔷薇石英样品酸蚀后进行显微镜、分光镜观察和分析，发现纤维是一种与蓝线石有关的铝硼硅酸盐；Ignatov[10]、White J S[2]等认为，马达加斯加产的粉晶内部的纤维状包裹体为蓝线石或一种与蓝线石极为相似的矿物，可能是造成粉晶呈玫瑰色的原因，其他产地不明；Ma C[11]通过高分辨透射电子显微镜（HRTEM）和分析电子显微镜（AEM）对巴西、马达加斯加和纳米比亚的芙蓉石进行了测试，发现所有样品中均有纤维状蓝线石，无金红石；胡哲等[12]对星光芙蓉石内部的纤维状、针状包裹体进行了拉曼测试，发现谱线未出现金红石的特征峰，而与蓝线石标准谱线基本吻合，纤维成分应为蓝线石与其他相的混合。

图2 粉晶基底与包裹体拉曼谱线对比Fig.2 Comparison of Raman spectra between rose quartz and inclusions

综上，可认为芙蓉石内部的针状、纤维状包裹体为蓝线石或与其极为相似的矿物，而非水晶中常见的金红石。蓝线石为岛状硅酸盐矿物，分子式[13]为Al7(BO3)(SiO4)3(O,OH)3，一般为纤维状集合体，可与石英共生，颜色丰富，可呈粉色、紫色、蓝色，常显示从无色到浅粉色或从淡蓝到紫色的强多色性[14]。

3 包裹体的形态及分布

蓝线石作为包裹体出现在水晶中时，一般为蓝色，尺寸较大，肉眼可见，直径约1～4μm，呈放射状出现在局部，不会影响水晶整体的颜色。

图3 含有蓝色蓝线石的水晶和放射状蓝线石包裹体Fig.3 Rock crystal quartz with blue dumortierite and radial dumortierite inclusions

而芙蓉石内部的蓝线石为粉红色，呈纤维状，尺寸细小，密集分布于整颗宝石，经适当切磨可呈现星光。由于包裹体数量众多，在一定程度上影响了主晶的物理化学性质，可能是芙蓉石呈现粉色的原因。

图4 蓝线石包裹体——酸蚀后暴露在芙蓉石表面（a）与酸蚀后未溶的纤维（b）Fig.4 Dumortierite inclusions after acid etching——exposed on the surface of rose quartz (a) and fibrous (b)

上图中，蓝线石呈卷曲发丝状，或与经过酸蚀有关。产自马达加斯加的星光芙蓉石经轻微腐蚀，在扫描电镜下可见近定向分布[2]。蓝线石包裹体的长度可达几百微米，直径为0.1～0.2μm。

图5 扫描电镜下的蓝线石，经轻微腐蚀后暴露在芙蓉石表面Fig.5 Dumortierite under SEM was exposed to the surface of rose quartz after slight corrosion

关于蓝线石在星光芙蓉石中的分布特征，一直未有定论。朱红伟[17]等通过宝石学显微镜的观察，发现针状包裹体呈三个方向平行排列；吕林素[18]等认为，当芙蓉石中含有三组交角呈60°、密集定向排列的矿物针状包裹体时，其弧面形宝石表面可显示六射星光；White J S[2]同样认为，芙蓉石中的蓝线石分为三组，依c轴呈规则的三方对称。

图6 星光芙蓉石及内部的针状包裹体分布简图Fig.6 Star rose quartz and distribution diagram of needle inclusions inside

胡哲等[12]在宝石显微镜下观察，发现纤维状包裹体整体上呈放射状，局部以60°交叉分布，在立体空间内无三维对称关系，且与光轴方向无明显关系。

图7 星光芙蓉石内部的包裹体分布，整体放射状（a）及局部三方对称（b）Fig.7 Distribution of inclusions in rose quartz, radial (a) and tripartite symmetry (b)

Applin K R等[4]通过扫描电镜发现，纤维状包裹体随机分布在整个样品中。

加工经验证明，晶体定向、切磨方向会对芙蓉石的星光展现产生影响[19]，一般而言，当弧面宝石的底部或腰部垂直光轴、光轴出露点在弧面正中央时，星光的中心也会出现在弧面正中央，能最大程度地展示星光[20]，因此，芙蓉石内部的纤维状、针状包裹体的排列，整体上应该有一定的对称关系。从多个学者的实验图像来看，蓝线石呈纤维状，弯曲交叉分布，考虑到酸蚀的影响，主晶溶解后包裹体的形态可能会发生变化，故蓝线石的真实形态和分布需要进一步的、更严谨的研究。

4 包裹体的成因

矿物中的包裹体按照生成顺序，可分为先成包裹体、同生包裹体、后生包裹体[21]。先成包裹体是指早于主晶矿物形成，停止生长后并没有被熔解，而是被主晶矿物所捕获的矿物。先成包裹体一般为固相，处于主晶矿物结晶构造位置上，通常形态规则[22]。同生包裹体指在宿主矿物结晶生长过程中同时生长形成的包裹体，主晶生长形成时由于受环境变化的影响而在内部形成了晶体缺陷，这些缺陷中捕获了熔体或流体，它们随着宿主矿物的结晶和冷却而结晶冷凝成各种相态[23]。芙蓉石内部的蓝线石为固体矿物，排除后生，在此不再赘述。

Meshram R R等[24]对产自Girola hill（Bhandara）的蓝线石进行研究，认为蓝线石是后期气化活性成因，或是由富含硼酸的热液与富铝岩石中的二氧化钛产生交代而产生。与石英脉与变质岩有关（片岩），伴生矿物是铝硅酸盐——蓝晶石晶型、硅线石、红柱石，在某些产地作为伟晶岩、细晶岩和花岗质岩石的次要成分存在。

Applin K R利用扫描电镜观察发现[4]，蓝线石纤维随机分布在整个样品中，它们的分布是否与石英某些生长特征或交叉晶界有关，目前还不能通过SEM观察确定，推测蓝线石属先成包裹体，后被石英捕获。

Goreva J S[8]表明，粉晶的颜色是由内部粉色蓝线石造成。蓝线石在加热时会褪色，放置一段时间后颜色恢复。对粉晶内原生流体包裹体的研究表明，粉晶在400～450℃、3.5～4kbr的温压条件下结晶，此温度范围接近蓝线石褪色的温度，因此粉色蓝线石不太可能是在石英的生长中被捕获的。包裹体的另一种成因可能是纤维最初无色，在石英内部生长，结晶后呈玫瑰色，但无色蓝线石对辐照没反应，这就排除由辐射引起的色心产生颜色的可能，所以这种成因可能性较小。第三种可能的成因，也是Goreva J S最支持的说法，粉红色的纤维相在430℃的温度从石英中出溶，垂直光轴分布，呈三方对称，产生六射星光。

不同学者的实验结果有一定差别，芙蓉石内蓝线石的成因至今未有定论。笔者认为，包裹体的形态、在主晶内的分布可在一定程度上指示其成因，故需要进一步的观察测试来确定蓝线石包裹体的形态及分布特征，配合相应的地质学大型仪器测试，推测其成因。

5 纤维状包裹体对颜色的贡献

芙蓉石的粉色常被认为是微量Ti/Mn/Fe的电荷转移[25-27]或色心[28]造成，近些年来，Ma C[11]提出了纤维状蓝线石包裹体致色的观点，Guzzo P L[29]对产自Borborema Pegmatite Province的无晶形芙蓉石进行紫外-可见光谱（UV - Vis）、红外光谱（IR）、电子顺磁共振（EPR）及激光烧蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）测试，发现其粉色与Al、Li、Ge、Ti及硅空位无关；Kibar R[9]实验所得OA光谱（optical absorption），显示500nm处吸收带，匹配粉色蓝线石的光谱，证明了玫瑰色是由于蓝线石造成的。

6 结论

芙蓉石可分为粉石英和蔷薇石英，前者产出时有晶形，且内部无针状包裹体，后者一般无晶形，呈破碎块状，内部大量针状包裹体，多有星光效应，其中粉石英极为少见，常见的芙蓉石大多为产量多、粒度大的蔷薇石英。

蔷薇石英里针状或纤维状的包裹体常被认为是金红石，但近年的研究中，XRD、激光拉曼、HRTEM及AEM等手段证明，包裹体为蓝线石或蓝线石类似物，不存在金红石。

纤维状、针状蓝线石包裹体在低倍放大下整体呈放射状，局部存在三方对称，经酸蚀后在扫描电镜下呈卷曲状，对称关系不明显，因而无法确定其为先于主晶形成或是同生出溶所致。

UV - Vis及OA光谱显示，遍布整体的粉色蓝线石对芙蓉石的粉色有明显贡献。

未来关于芙蓉石内针状包裹体的研究，应着重于确定其矿物种类，探究准确的化学式，验证其是否为蓝线石；探寻更恰当的方式对包裹体进行观察，尽量避开酸蚀的预处理，避免强酸对其形态的影响；扩充标本容量，对比多个产地的蔷薇石英中包裹体特征；观察包裹体的分布与主晶结晶习性是否有关；利用大型仪器测试，结合地质成因分析，确定蓝线石包裹体的成因。