宁夏中卫香山碧玉岩矿物特性与宝石学特征研究*

宁夏回族自治区地质博物馆 赵明，杨克成，赵亚，魏丽馨，杨卿，万杨

近年来，石英质玉在多地都有发现。常见的石英质玉品种很多。石英岩、玉髓、玛瑙、黄龙玉、金丝玉、桂林鸡血玉等都是市场上常见的石英岩质玉。它们的矿物成分大体相同，结构构造有细微差异，再加上含有少量的次要矿物，因此呈现出不同的颜色、透明度、光泽以及加工特性。而宁夏地区多以沉积岩地层为主，非金属矿产以及能源矿产占据优势地位，玉石彩石资源相对较少，我单位在长期研究工作过程中，发现中卫香山地区的一种岩石，具备成为石英质玉石的可能性。其外观呈红色、红褐色以及黑色夹灰黄色条带，推测为一种硅质岩，目测其可能具备一定的开发价值，暂时定名为香山碧玉岩。文中将对其使用进行红外光谱、偏光显微镜、氧化物分析等物理化学方法进行矿物学成分测试分析。并对其外观特征，内部结构、矿物组成、化学成分以及加工工艺性能进行探究。

图 6B03标本红色部位红外图

图2 标本B3、B4

图3 标本B5、B6

图4 标本B7、B8

一、地质特征

（一）地层

香山碧玉岩产地位于宁夏回族自治区中卫市香山地区，产出地层为奥陶系狼嘴子组地层。该区域地层与上段整合接触，以发育硅质岩和碳酸盐岩为特征，主要由灰—深灰色燧石岩、杂色碧玉岩、灰白、浅肉红色含硅质白云岩组成，夹灰、灰绿、紫红色板岩、千枚岩及变质砂岩，在香山南麓俞家山头子见夹含砾屑灰岩，硅质岩中尚见含灰岩漂砾。同时该区域地层厚度变化大，在46.0～999.4m之间。本地区地层在横向虽然沉积厚度变化大，但岩性独特（以硅质岩和碳酸盐岩发育为特征），层位稳定，是划分狼嘴子组与磨盘井组的重要标志层。

（二）产出状态

该地区岩石呈层状分布，局部地区褶皱断层较为发育，构造运动强烈导致岩层裂隙较为发育。通过野外观察共建立香山碧玉岩观察点12个，获取岩石标本9组，分别编号为B1-B9，如图1-图5所示。所收集香山碧玉岩标本呈隐晶质-微晶质结构，块状构造，初步判断为含硅质成分岩石。

图1 标本B1、B2

图5 标本B9

二、宝石学特征

（一）外观特征

香山碧玉岩从颜色上可以分为三种，一种外观呈红色、褐红色，颜色呈条带状或薄层状分布，底色一般呈现暗褐色，如样品B3、B4、B5、B6。另一种颜色鲜艳，整体呈现砖红色，如样品B7所示。第三种外观呈现纯黑色，部分夹杂灰色条带，厚度约1cm左右，如样品B1、B2、B8、B9。此外还有少量的浅色样品，外观呈浅灰色、或浅灰黄色，透明度较高，因产量较少暂时不做系统分析。

（二）常规检测

样品呈致密的块状，部分样品含有较多的细密裂隙，经过切磨抛光，香山碧玉岩呈现玻璃光泽，部分浅色样品断口呈现油脂光泽。黑色、红褐色样品透明度为不透明-微透明，少数浅色样品透明度为半透明-微透明。使用硬度笔测试碧玉岩莫氏硬度为7。使用折射仪测试，样品的折射率范围在1.53-1.55之间。紫外灯下无荧光。

三、成分检测

（一）红外光谱测试

按照颜色不同各取红色、红褐色、黑色标本各一块，分别为标本B03、B06、B09。经傅里叶变换红外光谱仪对以上标本进行检测，测试条件为分辨率4cm-1，测量范围400-2000cm-1，扫描次数32次。

经检测得到对应图谱，分别为图6、图7、图8。通过分析观察得知，三张图谱显示被测样品都具有1000-1250处有两个强吸收峰，属于Si-O-Si键非对称伸缩振动导致，同时777cm-1、793cm-1处呈现SI-O键的特征对称伸缩震动峰。以上特征与石英岩质玉的特征峰相符合。由此可知，三种颜色标本的成分，与石英岩质玉的矿物成分基本相同。

图7 B06红褐色标本红外光谱图

图8 B09黑色标本红外光谱图

（二）偏光显微镜检测

选取具有代表性的6组样品，分 别 为B01、B03、B05、B07、B08、B09。将所选择样品磨制薄片后，通过偏光显微镜对香山碧玉岩样品进行观察分析,结果发现不同层位产出的香山碧玉岩成分略有差异。其中主要成分为石英或玉髓，但所含比例不同，总体可占矿物成分的90%以上。次要成分为白云石、碳酸盐矿物、金属矿物以及黏土类矿物，大部分样品次要矿物的总量不超过总比例的10%，只有B09号例外，其特殊的互层结构使得石英质与白云质矿物总量接近。以上检测依据遵照GB/T17412.1-17412.3-1998标准执行，检测使用主要仪器设备为偏反光显微镜。偏光显微镜检测数据数据如表1。

表1 香山碧玉岩薄片偏光鉴定数据统计表

通过检测可知，采集样品多为微晶-隐晶质结构，块状构造，主要矿物成分是石英、玉髓。其次是白云石或碳酸盐矿物，多数样品含有微量的铁质、金属矿物。部分样品具有微量的裂隙。

（三）氧化物检测

将以上6组标本进行氧化物检测实验分析，得出以下数据，如表2所示。绝大部分样品的SIO2含量在80%以上。B01、B07、B08三组标本的SIO2含量最高在93%以上，表示其岩石的主要矿物成分为石英，质地较纯，理化性能可能更为稳定。B03、B05的成分含量约为85%，次要成分总含量约为15%，更多的次要元素使得标本具有了鲜艳的颜色，同时具有了更多的裂隙等不稳定因素。B09号样品的SiO2 含量最低，接近75%，MgO和CaO的含量最高，达到大于5%的水平，主要与其夹层状的结构有关。

表2 样品矿物成品比例检测结果ω/10-2

四、结论

经研究发现，香山碧玉岩所在地层为奥陶系狼嘴子组地层，通过宝石学测试可得知，香山碧玉岩基本特征满足市场上石英质玉石的基本要求，但其颜色略鲜艳的品种含有微裂隙的可能性比较大，黑色碧玉岩的裂隙不发育，质地细腻坚韧，少部分具有明显的白云质条带。经过切磨加工碧玉岩样品可见玻璃光泽，显微观察得知部分香山碧玉岩矿物颗粒为隐晶质-微晶质结构，结晶程度高。故大部分香山碧玉岩可以加工成艺术品摆件，少部分质地细腻可以作为低档宝玉石加工成首饰制品。

通过光谱等一系列技术手段，得知香山碧玉岩的主要成分是石英，次要矿物是白玉石、碳酸盐矿物以及少量黏土矿物。因此香山碧玉岩可以称作为一种新发现的石英质玉。可作为一种新兴的玉石品种，填补目前宁夏地区对宝玉石资源的需求。