含重晶石包裹体的石英硬玉岩的宝石岩相学特征及成因初探

陈梓贤，沈雁翱，林哲琼，卢钊浩，李淑玲，周海杰，张颖欣

(1.国家珠宝检测中心有限责任公司，广东 广州 511400；2.广东谷值资产评估有限公司，广东 广州 511400；3.广州质量监督检测研究院，广东 广州 511400)

笔者近日在实验室日常检测工作中发现一块特殊的紫色硬玉岩，经客户同意，取该硬玉岩样品磨制薄片在偏光显微镜下进行岩相学鉴定与分析，并借助超景深显微镜、红外光谱、激光拉曼光谱、紫外-可见光谱和能量色散型X射线荧光光谱对其进行了测试，以期全面了解该硬玉岩的矿物组成及嵌布特征，为该玉石的成因提供指示。

1 样品及测试方法

1.1 实验

硬玉岩样品呈紫色，夹白色斑块,具有流动状白色条带，致密块状(图1)。紫色部分折射率为1.66(点测)，白色部分折射率为1.54(点测)，静水称重法测得密度为3.30 g/cm3。取部分样品磨制标准岩石薄片，在偏光显微镜下观察，见图2-图5。

图1 样品中白色斑块、呈流动状白色条带(a)及其超景深显微图(b)Fig.1 The white clots and fluxion bands in the sample(a) and image under super depth of field microscope(b)

图2 偏光显微镜下样品中的硬玉以及掺夹的少量钠长石 Fig.2 Jadeite and a few albite in the sample by polarizing microscopea.-；b.+

图3 偏光显微镜下流动状含重晶石的石英脉Fig.3 Fluxion quartz veins with barite inclusior in the sample by polarizing microscopea.—；b.+

图4 偏光显微镜下石英及其中柱状、板状、粒状重晶石包裹体Fig.4 Quartzs and the columnar, slaty, granular barite inclusions by polarizing microscopea.—；b.+

图5 偏光显微镜下少量片状黑云母Fig.5 A few of schistic biotite by polarizing microscopea.—；b.+

1.2 测试方法

红外光谱测试采用尼高力iS5红外光谱仪，测试条件：采集范围400～4 000 cm-1，分辨率4 cm-1，采集次数64次，测试方法为反射法。对样品的不同部位进行测试，得到的红外光谱是多种矿物混合的谱线。为了更精确地鉴定样品中的不同矿物，利用尼高力iN10显微红外光谱仪进行微区分析，对样品紫色部分和白色部分采用反射法进行测试，测试条件：采集范围400～4 000 cm-1，分辨率8 cm-1，采集次数64次。

紫外-可见光谱测试采用广州标旗公司GEM3000紫外-可见光谱仪，测试条件：积分时间180 ms，平均次数10次，平滑宽度2，测试范围220～1 000 nm。

X射线荧光光谱测试采用岛津能量色散X射线荧光光谱仪EDX-7000，测试条件：室温29 ℃，相对湿度40%，测试样品最小直径0.5 mm，测试时间100 s，电压50 kV。

拉曼光谱测试采用Renishaw-InVia激光共焦显微激光拉曼光谱仪。测试条件：激光器波长785 nm，光栅分辨率12 001/min(vis);激光功率150 mW，扫描时间10 s，测量范围：0～3 500 cm-1，扫描次数5次。

2 讨论

2.1 红外光谱分析

样品的红外光谱(图6)主体呈现出以1 169、1 075、584 cm-1等组合峰为代表的、较为明显的硬玉谱图，同时还出现798、779 cm-1双峰，指示石英的存在[9]。

2.2 显微红外光谱分析

红外光谱测试结果表明，紫色部分(图7)显示位于1 056 cm-1处Si-O-Si的伸缩振动，为硬玉的典型红外光谱，白色部分(图8)显示位于779 cm-1附近的石英的典型吸收带,白色斑点部分的红外吸收峰可与标准钠长石特征峰值[9-10]相对应(图9)，可知夹杂在硬玉中细小的白色矿物是钠长石。显微红外光谱测试表明，样品是硬玉与石英、钠长石的集合体。

图6 样品的红外光谱Fig.6 Infrared spectrum of the sample

图7 紫色部分显示硬玉的红外光谱Fig.7 The purple parts showing the typical infrared spectrum of jadeite

图8 白色部分显示石英的红外光谱Fig.8 The white parts showing the typical infrared spectrum of quartz

图9 紫色硬玉中夹杂的细小白点显示长石的红外光谱Fig.9 The tiny white spots surrounded by purple jadeite showing the infrared spectrum of albite

2.3 紫外-可见吸收光谱分析

紫外-可见吸收光谱(图10)显示，吸收大致以580 nm黄绿光区为中心、向两侧拓展到约绿光区边界(500 nm)和红色光区(625 nm)处，其中位于500～600 nm这一带宽约100 nm的吸收带强度最大，决定了样品的颜色是紫色[11]。

2.4 拉曼光谱分析

拉曼光谱测试结果(图11)显示，位于456、988 cm-1的强吸收峰为重晶石的特征谱[9]，表明石英中的柱状、板状、粒状包裹体为重晶石，与镜下薄片包裹体鉴定的结果一致。

图10 样品的紫外-可见吸收光谱Fig.10 UV-Vis spectrum of the sample

图11 石英中包裹体的拉曼光谱Fig.11 Raman spectrum of inclusions in quartz

2.5 X射线荧光光谱分析

参考能量型色散X射线荧光光谱定性测试结果(图12)发现，样品中含有的可靠元素主要是Fe、Mn，且Fe含量高于Mn。根据前人[12]关于紫色翡翠的研究发现，在硬玉中的锰可以有Mn2+和Mn3+，其中Mn3+从5Eg到5T2g的电子跃迁谱带大约为580 nm，即使Mn含量低于Fe也可以使硬玉呈现Mn的特殊紫色，这与本样品紫外-可见光谱和X射线荧光能谱测试的定性结果吻合，因此该紫色含钠长石石英微晶硬玉岩与普通天然紫色翡翠一样都是由微量元素Mn致色[13-14]。

2.6 成因分析

(2)关于晶体的生长期次：a.石英脉与硬玉的穿插关系表明硬玉岩早于石英脉形成，因为石英脉切穿了硬玉岩；b.晶形完整的重晶石被石英脉里的石英包裹，表明了重晶石形成先于石英，而这些包裹了重晶石的石英就是穿插在硬玉岩里的石英脉的一部分,从形态、分布上看是同一期的石英。

图12 样品的X射线荧光光谱Fig.12 X-ray fluorescence spectrum of the sample

2.7 定名讨论

(1)宝石学数据：样品整体相对密度与翡翠吻合，紫色部分的折射率值也与翡翠吻合，白色部分则与石英吻合[1,2]。

(2)岩相学分析：样品主要矿物为硬玉(Jd)，次要矿物为石英(Q)、钠长石(Ab)、黑云母(Bi)，石英中柱状、板状、粒状包裹体为重晶石(Brt)。

Jd：呈他形粒状变晶集合体形式存在于样品中，正高突起，无多色性，I级灰白-I级黄白干涉色，颗粒大小约0.003～0.030 mm，以0.01～0.02 mm为主，颗粒小于0.01 mm者散乱分布于0.01～0.02 mm的硬玉集合体中，含量约80%～81%。

Q：呈他形粒状变晶集合体，正低突起，I级灰白干涉色，颗粒大小约0.050～0.090 mm，含量约12%～13%。

Brt：呈柱状、板状、粒状，以包裹体形式存在于石英中，无色，I级灰-I级黄干涉色，颗粒大小约0.010×0.020 mm～0.005×0.030 mm，含量约1%～2%。

Ab：呈不规则细小斑状变晶零散分布于硬玉群中，突起低，I级灰白干涉色，颗粒大小约0.004～0.010 mm，含量约4%～5%。

Bi：褐色，呈不规则片状零星分布，具有强多色性，近平行消光，含量小于1%。

基于矿物相对含量，根据岩石分类定名方法，参考前人研究成果[3-8]，该样品的岩石学系统鉴定名称为含钠长石石英微晶硬玉岩。

3 结论

(1)折射率、相对密度值与岩石薄片分析、红外光谱、拉曼光谱的测试结果均表明该样品的主要矿物成分为硬玉，次为石英，含有少量钠长石和石英，综合定名为含钠长石石英微晶硬玉岩。

(2)石英中自形的长柱状、板状、粒状，无色、高突起矿物包裹体为重晶石。

(3)该紫色硬玉岩的紫色源于微量的锰元素。