四川汶川“龙溪玉”的宝石学特征及成因初探

白洞洲，张跃峰，丘志力,4，杨 炯,3，王 方，段董念

(1.中山大学地球科学与工程学院/广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室/广东省地质过程与矿产资源探查重点实验室，广东 珠海 519000；2.成都金沙遗址博物馆，四川 成都 610091；3.泰山学院旅游学院，山东 泰安271000；4.桂林理工大学地球科学学院/广西隐伏金属矿产勘查重点实验室，广西 桂林541006)

汶川县龙溪乡玉矿(点)位于四川省汶川县龙溪乡马灯村附近(E103°33′30″;N31°35′33″)，民国时期龙溪马灯寨就有人采玉，故称该地的玉料为“马灯玉”，其时，灌县玉雕艺人周八贵曾采用该地玉料雕琢小件玉器销售；1975年，成都玉器厂用“马灯玉”制作的玉器在广交会上试销并受到外商的欢迎，后改名为“龙溪玉”；“龙溪玉”较早的地质工作是1977年成都101地质队会同成都美术公司及成都玉器厂联合开展的矿点踏勘；其后，1979年10月和1980年5月，101地质队又进行了2次的踏勘采样工作，由于地质条件复杂，有关的工作都较为简单，但均已确认存在透闪石质玉料；1981年4月地质队开展的矿点初查，并提交了简报，对地层的分层进行了划分，分析了玉料的地质产状，确认该矿点为一个透闪石玉矿点，存在黄玉、墨玉和碧玉，但可利用性较差[1-2]。其后，王春云等[3-4]对其矿物学进行了较为细致工作，提出“龙溪玉”含有微量的方解石、伊利石、绿泥石、滑石、石榴石、榍石等矿物，但其吸收光谱、顺磁共振波谱和红外光谱主要为透闪石特征谱；通过对“龙溪玉”进行电子衍射实验，发现了其存在透闪石纤维转变为滑石纤维的拓扑定向反应现象，进而认为“龙溪玉”是透闪石玉退变质反应产物，或者是富含H+和Mg2+的热液使透闪石发生退变质反应的结果。然而，其后王春云[5]根据5个“龙溪玉”样品的分析，认为是含玉体透闪片岩通过白云质大理岩与硅酸溶液相互作用由白云石向透闪石的进变质作用形成，认为其后的透闪石(玉)是原来的透闪石通过强烈的变形作用及相伴随的热液蚀变作用产生。

向芳等[6]通过对金沙遗址出土玉器和“龙溪玉”宏观特征和显微特征比较，特别是根据5件研究样品稀土元素与新疆和田玉及1件“龙溪玉”玉料的比较，提出了金沙遗址玉料来自龙溪本地的认识；最近，鲁昊等[7]根据对三星堆出土玉器的无损检测(PXRF和Raman)，也认为三星堆闪石玉很可能也是“本地来源”。显然，四川汶川县“龙溪玉”的研究对于三星堆及金沙遗址古玉的溯源具有明显的重要性，但是，由于地理条件的限制，过往针对“龙溪玉”的研究较少，对其宝石学特征的认识仍然非常薄弱。

本文在野外踏勘采样的基础上，对在汶川龙溪乡新采集的3件典型“龙溪玉”样品进行了宝石学特征、谱学特征及主要元素的测试，旨在为更全面了解“龙溪玉”的产地特征提供新的依据。

1 样品及测试方法

1.1 基本特征

本文研究的“龙溪玉”样品(下文简称样品)均来自龙溪乡马登村玉矿矿洞附近，为当地居民采集。3件具有代表性的样品LX-1～LX-3见图1，为山料，主要为块状、层状构造，根据玉质的差异可以将样品分为品质不同的A和B两种类型。

(1)A型玉料为绿色-青绿色，呈半透明状，质地细腻，表现出油脂光泽(图1，绿色部分明显)，主要为薄层状或脉状，层理发育，厚度最大为2～3 cm，穿插在灰白色B型料中，这种类型的玉料质量高，可达到首饰级。

(2)B型料为灰白色-浅青灰色，颜色为灰白色-浅灰绿色，部分夹杂灰褐色-灰黑色(图1)，微透明-不透明，质地较粗，蜡状光泽，偶然可见丝绢光泽(图1)，也呈层状，透镜状，这种玉料质量较差，较难达到现代玉器产品雕刻加工工艺要求。

图1 “龙溪玉”样品Fig.1 “Longxi Yu” samples

根据以上分类，将3件样品均切割成A型、B型两部分，对应的编号分别为LX-1A～LX-3A、LX-1B～LX-3B。

表1 龙溪玉样品的常规宝石学特征

1.2 测试方法

样品薄片在广州拓岩检测技术有限公司磨制，厚度约为0.03 mm。

红外光谱测试在中山大学测试中心完成，使用Thermo Scientific公司Nicolet6700傅里叶变换红外光谱-显微镜联用仪，测试方法为透射法，将粉末样品与KBr混合压制成薄片。测试条件：分辨率4 cm-1，光谱扫描范围4 000～400 cm-1，扫描次数32次。

拉曼光谱测试在国家珠宝玉石质量监督检测中心完成，使用仪器为英国Renishaw inVia激光拉曼光谱仪。测试条件：激光波长473 nm，仪器光谱分辨率1 cm-1，扫描范围100～1 500 cm-1，曝光时间10 s，激光斑束大小1 μm，激光能量强度100%。

全岩主量元素分析测试在澳实(广州)矿物实验室完成。X射线荧光光谱仪器为PANalytical AXIOS，检出限为0.01%，分析方法为ME-XRF26d(偏硼酸锂熔融法，X射线荧光光谱分析)。

2 测试结果与分析

2.1 偏光显微镜观察

在偏光显微镜下观察样品薄片，结果(图2)显示，主要矿物均为透闪石，含有少量次要矿物。A型样品(图2a-图2c)透闪石含量在98%以上，次要矿物含量低，多为碳酸盐矿物，偶见辉钼矿、钼铅矿等。透闪石晶粒极小，基本呈隐晶质-细晶质，主要为毛毡状交织结构、纤维定向结构等；B型样品(图2d-图2f)透闪石含量偏低，约70%～90%，次要矿物主要为碳酸盐矿物；透闪石主要为短柱状、纤维状，晶粒较大，长度可在150～200 μm，基本呈显微中-粗晶质，矿物排列定向性较强，主要为纤维定向结构、叶片状定向结构。

图2 “龙溪玉”样品的显微照片：a-c.A型样品；d-f.B型样品Fig.2 Micrographs of “Longxi Yu” samples：a-c.Type A；d-f.Type BTr-透闪石；Cbn-碳酸盐矿物；Mol-辉钼矿；Wul-钼铅矿

2.2 红外光谱分析

红外光谱测试结果(图3)显示，样品的红外吸收光谱谱带数目、形状及峰位一致性很高，900～1 200 cm-1范围内均出现了919、954、995、1 043、1 103 cm-1处的5个吸收谱带，与标准透闪石的红外吸收光谱谱带分布基本一致。B型样品在1 446 cm-1处出现显著的吸收峰，为碳酸盐矿物的红外吸收光谱[8]，指示存在碳酸盐矿物，与薄片观察确认的B型样品中碳酸盐类次要矿物含量较多的特征一致。

2.3 拉曼光谱分析

样品的拉曼光谱测试结果(图4a)显示，在1 058、672、222 cm-1附近均有较明显的特征峰，仅峰强度存在微小的差异，与透闪石的特征峰一致。1 058、1 027、929 cm-1处的拉曼峰值指示了透闪石的Si-O伸缩振动，672 cm-1处的拉曼峰值指示了Si-O-Si伸缩振动，393、369、222、177 cm-1处的拉曼峰指示了晶格振动[9]。拉曼光谱与红外光谱测试结果一致，都说明“龙溪玉”的主要矿物为透闪石。与A型样品相比，虽然B型样品含有较多的碳酸盐杂质矿物，但二者的拉曼光谱图不存在明显差异，可能是由于拉曼光谱仪的激光光斑范围小(1 μm)，测试样品点位均打在透闪石矿物的原因所致。

除主要矿物透闪石外，对A型玉料中暗色次要矿物进行了拉曼光谱测试。结果(图4b)显示，A型玉料中暗色次要矿物主要有辉钼矿、钼铅矿两种，前者在383、409 cm-1处有明显的拉曼特征峰；后者在169、319、351、745、768、870 cm-1处有明显的拉曼特征峰，均与RRUFF拉曼数据库中相应矿物峰位一致。

图4 “龙溪玉”样品中主要矿物(a)及次要矿物(b)的拉曼光谱(已扣除荧光背景)Fig.4 Raman spectra of main mineral (a) and minor minerals (b) of “Longxi Yu” samples (Fluorescence background subtracted)

2.4 化学成分分析

X射线荧光光谱分析结果(表2)显示，样品的主要化学成分均为SiO2、MgO、CaO，含量略有差异，其中A型玉料SiO2含量为56.66%～57.43%，MgO含量为24.2%～24.3%，CaO含量为13.75%～14.05%，T(Fe2O3)为0.82%～1.00%，烧失量为1.91%～2.49%，与透闪石理论化学成分(SiO2：59.2%；MgO：24.8%；CaO：13.8%；H2O：2.2%)十分接近；B型料SiO2含量为51.53%～54.18%，MgO含量为23.8%～24.0%，CaO含量为15.05%～15.80%，T(Fe2O3)为0.45%～0.63%，烧失量为4.35%～5.89%，略高于A型玉料，这与其含有较多碳酸盐矿物有关。

表2 龙溪玉样品的全岩主量成分分析Table 2 Bulk-rock major chemical compositions of “Longxi Yu” samples wB/%

3 讨论

3.1 “龙溪玉”宝石学特征、代表性及标型特征分析

典型样品的分析显示其主要矿物为透闪石，其宝石学特征符合国标(《珠宝玉石 名称》GB/T-16552-2017)所定义的软玉、和田玉或者透闪石玉,鉴于软玉中同时存在阳起石的可能，本文采用闪石玉的名称。根据玉料感官特征、矿物组成、显微结构及构造等特征，“龙溪玉”可以分为品质特征明显不同的两种类型。其中，A型玉料以黄绿色为主、油脂光泽，透闪石含量高，具有典型的毛毡交织结构，相对密度较高；B型料为青灰色-灰白色，除透闪石外，有较多的杂质矿物，丝绢光泽-蜡状光泽为主，具有明显的定向结构，矿物结构不均匀，工艺性能较差，在“龙溪玉”中占有较大的比例。本文样品特点和早期踏勘报告根据矿物组成和结构构造将“龙溪玉”分为“半软玉(青灰色)和软玉(黄绿色)”两类的认识一致[1]，质差的B型料具有纤维定向结构，是“龙溪玉”具有丝绢光泽且早期被称为丝光软玉的原因，也证明了本文研究的样品为具有典型代表性的“龙溪玉”玉料。

本文测试的两类样品中主要元素的含量上存在一定的差异。与黄绿色A型玉料相比，灰白色B型料的SiO2含量较低，CaO含量较高、MgO、MnO的含量略高，特别是其烧失量明显高于品质优的玉料，显示品质差的样品可能包含了较多的白云石、方解石等高钙的碳酸盐矿物，与样品含有灰黑色杂质的外观特征一致。这种差异可能说明两种玉料的形成过程中，成矿机制/物质/热液成分可能存在的差异，显示出两者可能有不同的成因或者形成方式。

与国内其它主要产地的相近色系闪石玉化学成分相比，本文测试的样品富P、Mn等元素、全Fe含量偏低， T(Fe2O3)+MnO略高，与前人获得的结果一致[1,10-11]，特别是MnO含量达到了0.33%～0.39%，高于其他产地(如新疆、青海、辽宁岫岩、江苏溧阳、甘肃马鬃山、河南栾川、贵州罗甸等地)出产闪石玉的MnO含量(小于0.1%)数倍，因此，可以将高MnO、P2O5含量看作是“龙溪玉”的重要成分标型特征。上述认识，可为今后利用龙溪玉的成分及古代玉器无损测试结果进行溯源比较提供科学基础。

3.2 “龙溪玉”的成因及类型细分讨论

闪石玉的成因国内外有多种不同的划分方案，其中，Leaming[12-13]较早将其分为变质成因的变质岩型和交代成因的蛇纹岩型两类；邓燕华[14]按世界不同软玉的地质产状将软玉矿床分为花岗岩、花岗闪长岩与大理岩接触交代，超基性岩交代和区域变质三种成因类型；唐延龄等[15]根据对中国新疆和田玉的研究，将闪石玉分为镁质硅卡岩型和蛇纹岩变质型(与超基性 一基性的蛇纹岩有关)两类； Harlow & Sorensen[16-17]认为闪石玉可以分为与蛇纹岩与镁铁质、长英质火成岩或变质硬砂岩沿断裂接触变质有关和与长英质岩体的富硅流体接触交代白云岩有关两大类型；刘飞等[18]则依据热液来源的不同，将闪石玉分为岩浆岩热液和变质热液两大类；丘志力等[19]根据闪石玉的产出及形成机制，提出可以将不同成因类型的闪石玉细分为热液交代成因类型(Replacement formation，R型)和热液沉淀成因类型(Precipitation formation，P型)。

王春云[3]较早依据地质队的野外观察以及闪石矿物学特征认为“龙溪玉”为动热成因(动力作用叠加热液流体反应)，“龙溪玉”中存在透闪石纤维转变为滑石纤维的拓扑定向反应现象，是富含H+和Mg2+的热液使透闪石发生退变质反应的产物；其后，他又认为透闪石(玉)是原来的透闪石片岩通过强烈的变形作用及相伴随的热液蚀变作用产生[5]。刘飞等[18]综述了中国闪石玉矿床的成因类型时将“龙溪玉”放入到变质热液类型中进行讨论。

根据最早地质队的野外踏勘报告和我们对矿区周围成矿围岩的观察，“龙溪玉”产出于茂县群(志留系)结晶灰岩夹变质基性火山岩地层中，下部岩石为多层分布的结晶灰岩，含玉体及透闪石岩成薄层状和透镜状与含碳质千枚岩及碳质片岩互层，其中可以见透闪石化大理岩、透闪石岩及玉矿层之间呈现平行不整合关系[1]。上述产状特征显示，区域变质及其退变质作用可能并不是玉矿形成的主要动因，特别是，“龙溪玉”相关的绿泥石-石榴石片岩变质体东南西三面被晋宁-澄江期花岗岩及印支期的角闪花岗岩体所包围，岩浆热液活动对闪石矿化的影响仍然无法排除[1，20]。

本文的观察显示，A、B两型样品具有不同的矿物组合及结构类型，B型料中可以观察到晶形较好的针柱状透闪石矿物颗粒和其它伴生矿物以纤维状、叶片状交织结构相结合，水平定向排列构造现象明显，玉石中有明显的碳酸盐矿物存在，显示其成因和变质交代过程有关，因而可初步归属于R型热液交代成因(图2d-图2f)；而质好的A型玉料其含矿层主要呈似层状和脉状分布于B型料中，质地较纯，主要矿物透闪石含量高，粒度细小，具有典型的纤维交织结构，残余碳酸盐矿物远低于B型料，含有和Mo、Pb等亲硫金属元素矿化有关的热液作用产物(辉钼矿，钼铅矿)，其成因和新疆和田等地富Ca、Mg、Si热液直接沉淀产物具有更为明显的相似性，更有可能为热液直接沉淀的P型玉，后者最大的特点是成玉不需要存在“原岩”(大理岩或者蛇纹岩等)，是热液在断裂及裂隙因为减压过饱和或者物理化学条件的改变而沉淀形成[19,21-23]。综合手标本及矿物组合特征，A型玉料成矿期次应在B型料之后，两者成因机制不尽相同。

结合本文及前人的化学成分分析资料，“龙溪玉”中Na2O的含量为0.22%～0.73%[10,24]，与新疆和田、江苏小梅岭、甘肃马鬃山等中酸性岩浆交代成因闪石玉的Na2O含量一致[10,15,23,25]，而明显高于区域变质有关的南平软玉和与基性辉长岩及辉绿岩接触交代成因有关的青海玉(<0.17%)[10,26]，显示出其成分特点和中酸性岩浆热液具有较强的联系，其特点和汶川龙溪玉矿周围存在较大范围的富碱质花岗质岩浆岩可能存在一定的成因联系，需要今后更多工作的检验。

显然，由于缺乏更为详尽的野外产状以及系统的微量元素、同位素的分析数据，“龙溪玉”的确切成因研究仍然较为薄弱，目前的结果只能确认其形成和岩浆热液活动可能有一定的关联，但是热液的性质、活动期次及其组成等仍然无法严格判定。

4 结论及认识

通过3件新采集典型四川汶川“龙溪玉”样品的常规宝石学测试以及红外光谱、拉曼光谱、X射线荧光光谱等测试，对“龙溪玉”宝石学特征、成因类型及其成分标型特征等有了进一步的认识，主要获得以下几点结论及认识。

(1)“龙溪玉”玉料颜色为绿色-青绿色和青白-青灰色，微透明-半透明，油脂光泽-丝绢-蜡状光泽，有质地细润和相对粗糙的A、B两种类型，折射率为1.61(点测)，相对密度约为2.99～2.95。

(2)“龙溪玉”的主要矿物组成为透闪石，含有碳酸盐矿物、辉钼矿、钼铅矿等次要矿物。其中A型玉料中透闪石基本呈隐晶质-微小纤维状，具有毛毡状交织结构，裂理发育。B型料中透闪石较多为短柱状、纤维状，晶粒较大，长度可到150～200 μm，主要为纤维状、叶片状定向结构，矿物排列定向性强，可见似层状构造。A、B型玉料的红外吸收光谱与拉曼光谱基本相似，与标准透闪石光谱特征峰一致，A型玉料中透闪石材质更纯净，但B型料的红外吸收光谱多出1 446 cm-1的吸收峰，显示其中碳酸盐矿物较多，和其矿物组成较杂的特征一致。

(3)主量元素化学成分特征显示，两型玉料Na2O的含量与国内中酸性岩浆岩接触交代透闪石玉类似，成玉过程可能有岩浆的热液参与，但质差B型料CaO含量、烧失量明显偏高，具有R型玉特点；而质优A型矿物成分单一、结构细腻，类似于P型玉。目前工作无法完全排除中酸性岩浆热液活动对“龙溪玉”的玉化过程的影响，但热液具体的来源、时代、性质等仍然不清楚。

(4)与国内其它主要产地的闪石玉化学成分相比，“龙溪玉”具有较高的MnO、P2O5含量，可作为“龙溪玉”的重要成分标型特征。上述结果为进一步利用龙溪玉进行古代玉器的溯源研究提供了新的科学依据。