四川蛇纹石猫眼的地质特征及显微结构分析

季江华，卢保奇，亓利剑

（1. 上海大学材料科学与工程学院，上海 200072；2. 同济大学海洋与地球科学学院，上海 200092）

四川蛇纹石猫眼的地质特征及显微结构分析

季江华1，卢保奇1，亓利剑2

（1. 上海大学材料科学与工程学院，上海 200072；2. 同济大学海洋与地球科学学院，上海 200092）

蛇纹石猫眼是一种具有猫眼效应的罕见玉石品种。本文主要探讨了蛇纹石猫眼的地质特征，采用光学显微镜对产于四川石棉县的蛇纹石猫眼样品进行了显微结构分析。结果表明：四川蛇纹石猫眼的组成矿物蛇纹石的形态主要有微纤维状和鳞片状。岩石的显微结构主要有微纤维变晶结构、微鳞片变晶结构、交代假象结构和网格状结构，并以前者为主，约占30%。微纤维变晶结构是蛇纹石猫眼形成的主要原因。交代假象结构主要表现为蛇纹石对早期矿物橄榄石和辉石的交代而表现出橄榄石和辉石的假象。交代假象结构和网格状结构的存在证明了蛇纹石猫眼的岩石成因为超基性岩石的蛇纹石化作用。

蛇纹石猫眼；地质特征；显微结构；岩石成因

蛇纹石猫眼是蛇纹石质玉石中最具价值的品种，深受玉石收藏和爱好者的青睐。蛇纹石在我国和世界范围内产出较多，属于一种常见玉石品种，但是具有猫眼效应的品种——蛇纹石猫眼则具有很高的收藏和研究价值。近年来，在我国四川省石棉县废弃的石棉矿区发现了这种具有罕见猫眼效应的蛇纹石品种。有关蛇纹石猫眼的研究，已进行过详细工作[1～11]。蛇纹石猫眼在世界范围内产出极少，除美国加利福尼亚州产出有加利福尼亚猫眼——即蛇纹石猫眼外，未见其他报道。

本文主要探讨蛇纹石猫眼的地质特征，并采用光学显微镜对四川石棉县的蛇纹石猫眼样品进行显微结构分析研究，包括蛇纹石猫眼的结构、构造、片理、矿物组成及其表现形式、显微组构及其类型等，进而分析讨论岩石的内部显微结构对猫眼效应的影响和作用。

1 地质特征

1.1 区域地质特征

四川蛇纹石猫眼产于石棉矿区超基性岩体—蛇纹石化橄榄岩中，与软玉猫眼相伴生，属镁质超基性岩蚀变类型。超基性岩体已遭到强烈蚀变，基本上全部由蛇纹石组成。该矿区内出露的地层主要有太古界康定杂岩、中元古界峨边群沉积及岩浆岩组合、震旦系下统苏雄组及开建桥组火山岩建造和澄江期花岗岩[12]。中元古界峨边群沉积及岩浆岩组合由老至新划分为四个地层，层序为：桃子坝组、枷担桥组、烂包坪组和茨竹坪组，其岩性主要为基性、超基性岩。

1.2 矿区地质特征

蛇纹石猫眼矿床位于四川省石棉县石棉矿区的中元古代峨边群超基性岩体—蛇纹石化橄榄岩内[13]（图1）。超基性岩体呈北东向延伸，长7.5km。由于被南垭河断层切割，因此成为相距8km的南北两个岩体。南垭河断层属于北西向扭性断裂组，该组断裂在石棉地区以南垭河断裂最为显著。南垭河断裂自海西期生成，以张裂开始，反扭告终。断裂走向NW320˚～330˚，倾向不定。区内次级断裂构造发育，表明石棉地区的断裂反扭运动是决定矿区容矿裂隙生成的控制因素和构造背景。同时，断裂反扭运动对矿区基性、超基性岩体进行切割破坏，在张断的基础上作反扭位移，使南北矿区相对位错达8km。

图1 四川石棉矿区外围中元古界沉积地层及基性—超基性岩体分布Fig.1 Distribution of the middle proterozoic strata and basic-ultrabasic rock in Sichuan

2 显微结构分析

2.1 样品描述

手标本上观察样品结构和构造为致密块状，油脂—丝绢光泽，色调较单一，为灰色、灰绿、褐灰、褐黄、黄绿、深绿及绿黑色（图2)。

图2 四川蛇纹石猫眼原石照片Fig.2 Photos of the raw stones of serpentine cat's eye from Sichuan province

2.2 矿物组分及组构表现形式

根据显微镜下观察，四川蛇纹石猫眼主要由蛇纹石的微晶—隐晶质集合体组成。依据矿物组成及组构形式，将其分为微纤维状蛇纹石、微鳞片状蛇纹石和杂质矿物三部分（图3）。

图3 纤维状（左）和鳞片状（右）蛇纹石显微结构特征Fig.3 The micro-features of the fascicular (L) and leaf-like (R) serpentine

微纤维状蛇纹石含量为60%～70%。其含量越高，表现在手标本上结构越细致均一。镜下蛇纹石干涉色为I灰色－I级黄色，平行消光。鳞片状蛇纹石一般呈细小片状集合体存在，其鳞片大小不一，范围为长0.04～0.2mm、宽0.01～0.05mm，长宽比约为3:1～5:1。大部分鳞片细而长包裹于纤维状蛇纹石中，可见到部分鳞片已发生纤维化，其纤维的延长方向与周围纤维的方向一致或近于一致。少数鳞片较宽，叶脉清晰可见。

在样品中杂质矿物白云石和方解石含量约占5%。单偏光镜下两者无色透明，闪突起显著。方解石常呈拉长纤维—板柱状，而白云石常呈菱面体状。

2.3 蛇纹岩猫眼的组构种类及其特征

根据矿物组分及组构特征，将四川蛇纹石猫眼分为以下几种组构类型：

（1）微纤维变晶结构

此结构是四川蛇纹石猫眼最典型、最普遍的一种结构（图4左）。蛇纹石猫眼的微纤维状集合体均表现出蛇纹石特征的S面理和C面理，且S面理与C面理以不等的锐角相交。具有此组构的蛇纹石猫眼如果S面理与C面理间的锐夹角越小，则其猫眼效应越良好。如果S面理与C面理趋于平行一致，则猫眼效应最好。

（2）微鳞片变晶结构

具有此结构的蛇纹石主要呈细小片状集合体（图4右），或鳞片状与纤维状的共存。鳞片状蛇纹石呈波状消光，鳞片的延长方向为正延性。局部见到纤维状蛇纹石包裹鳞片状蛇纹石的现象，说明前者的形成比后者晚。同时见到细小的鳞片状蛇纹石集合体在剪切应力的作用下部分已发生纤维化，鳞片的延伸方向已部分与纤维集合体的延伸方向（S面理）一致或近于一致。微鳞片变晶结构约占10%。

图4 蛇纹石猫眼微纤维变晶（左）和微鳞片变晶（右）结构Fig.4 Micro-fibroblastic (L) and leaf-like (R) texture of serpentine

（3）交代假象结构

此结构有以下几种表现形式：

I、鳞片状、纤维状蛇纹石对早期的橄榄石进行交代，橄榄石仅保留了其原来的晶形。图5是样品在单偏光镜下蛇纹石化橄榄石的假象特征，蛇纹石为无色—浅黄色，形态表现为橄榄石的粒状，轮廓清晰。图5a的右照片是样品在正交偏光镜下的特征，蛇纹石干涉色为I级灰—I黄色。未见橄榄石的光性特征，样品表面蚀变程度较深，蚀变剧烈，致使橄榄石的整个切面均被蛇纹石和磁铁矿所取代，因此见到在橄榄石假象轮廓周围有磁铁矿组成的暗化边，这即是橄榄石发生蛇纹石化过程中析出的磁铁矿经浓集向边部迁移而形成的浓缩边。正交偏光镜下蛇纹石的特征：橄榄石假象轮廓的中心和边缘部位组成矿物的光性有差异，假象的中心部位由叶片状的叶蛇纹石和少量磁铁矿组成。而近边部则是由纤蛇纹石的纤维组成，边缘干净，轮廓清晰。

II、鳞片状、放射状、纤维状蛇纹石对辉石的交代而表现出的辉石的假象—绢石（图5的bcd），辉石的晶形假象保留完好清晰，常呈截角的长方形、短柱状等，颗粒粗大，一般0.3×0.8mm。单偏光镜下为无色—浅绿色，表面及轮廓边缘有析出的磁铁矿分布，突起较周围橄榄石的假象低。辉石假象的组成同橄榄石假象，轮廓的中心部位和边缘部位组成矿物的光性也有差异，中心部位由叶片状的叶蛇纹石和少量磁铁矿组成，而近边部则是由表面干净的纤蛇纹石组成，轮廓分明。

III、辉石在蛇纹石化过程中所析出的磁铁矿经浓集而沿辉石的解理缝分布，形成肋条状，或向辉石边部迁移形成浓缩边，因此几乎完全被磁铁矿所交代的辉石所表现出的假象结构十分清楚（图5b）。假交代假象结构约占10%左右。

图5 蛇纹石交代假象结构Fig.5 The metasomatic pseudomorphic texture of serpentine

（4）网格状结构

橄榄石的裂隙被蛇纹石所充填，蛇纹石置换了橄榄石的原有成分后形成了网格状结构（图6）。该结构约占5%。

图6 蛇纹石交代橄榄石的网格状结构（样品ST-20）Fig.6 The netted texture of serpentine replacing olivine

3 结果与讨论

四川蛇纹石猫眼主要产于石棉矿区超基性岩体－蛇纹石化橄榄岩中。显微结构分析研究表明四川蛇纹石猫眼的组成矿物蛇纹石的形态主要有微纤维状和鳞片状两种，岩石的显微结构主要有微纤维变晶结构、微鳞片变晶结构、交代假象结构和网格状结构，以前者为主，约占30%。微纤维变晶结构是蛇纹石猫眼形成的主要原因。交代假象结构主要表现为蛇纹石对早期矿物橄榄石和辉石的交代而表现出橄榄石和辉石的假象。交代假象结构和网格状结构的存在证明了蛇纹石猫眼的岩石成因为超基性岩石的蛇纹石化作用。

References)

[1] 周开灿. 四川省的宝玉石资源[J]. 宝石和宝石学杂志,2003,5(4): 38-41. Zhou K C. Gem resources of Sichuan province[J]. Journal of Gems and Gemmology, 2003,5(4):38-41.

[2] 卢保奇,亓利剑,夏义本. 四川石棉县蛇纹石猫眼的红外吸收光谱研究[J]. 上海地质,2006,27(2):63-66. Lu B Q, Qi L J, Xia Y B. Study on infrared spectra of serpentine cats eye from Shimian country, Sichuan province, southwest of China[J]. Shanghai Geology, 2006,27(2):63-66.

[3] 苏小芬,黄双,李杞强,等. 四川某地蛇纹石猫眼成矿特征[J]. 中国非金属矿工业导刊,2008,(2):56-58. Su X F, Huang S, Li Q Q, et al. Metallogenetic characteristics of serpentine cat's-eye in Sichuan province[J]. China Non-Metallic Mining Industry Herald, 2008,(2):56-58.

[4] 周开灿,亓利剑,钱向丽. 蛇纹石猫眼的新发现[J]. 中国矿业, 2005,14(7):74-77. Zhou K C, Qi L J, Qian X L. New discovery of serpentine cat's eye[J]. China Mining Magazine, 2005,14(7):74-77.

[5] 苏小芬,周开灿,亓利剑,等. 四川蛇纹石猫眼的宝石学特征研究[J]. 中国矿业,2006,15(5):73-75. Su X F, Zhou K C, Qi L J, et al. Gemological characteristics of serpentine cat's-eye in Sichuan province[J]. China Mining Magazine, 2006,15(5):73-75.

[6] 卢保奇,亓利剑,夏义本. 四川软玉猫眼赋存的围岩显微结构研究[J]. 上海地质,2005,26(2):58-62. Lu B Q, Qi L J, Xia Y B. Study on the microstructures of surrounding rock hosting nephrite cat's eye from Sichuan province[J]. Shanghai Geology, 2005,26(2):58-62.

[7] 卢保奇,亓利剑,夏义本. 四川蛇纹石猫眼的谱学特征及呈色机理研究[J]. 硅酸盐学报,2005,33(5):572-575. Lu B Q, Qi L J, Xia Y B. Study on the spectroscopy and coloration mechanism of serpentine cat's eyes[J]. Journal of the Chinese Ceramic Society, 2005,33(5):572-575.

[8] 卢保奇,夏义本,亓利剑. 蛇纹石猫眼的红外光谱及热相变机制研究[J]. 无机材料学报,2005,20(2):285-290. Lu B Q, Xia Y B, Qi L J. Infrared absorption spectra of serpentine cat's eye and the mechanism of it's thermo transformation[J]. Journal of Inorganic Materials, 2005,20(2):285-290.

[9] 卢保奇,亓利剑,夏义本,等. 四川软玉猫眼的显微结构及扫描电镜研究[J]. 上海地质,2007,28(2):64-67. Lu B Q, Qi L J, Xia Y B , et al. The microstructure and sem Study on nephrite cat's eye from Sichuan province[J]. Shanghai Geology, 2007,28(2):64-67.

[10] 卢保奇,亓利剑,夏义本. 四川软玉猫眼的谱学综合鉴定[J]. 上海地质,2008,29(3):57-60. Lu B Q, Qi L J, Xia Y B. Study on the vibration spectra of nephrite cats eye from Sichuan Province[J]. Shanghai Geology, 2008,29(3):57-60.

[11] 刘飞,余晓艳. 中国软玉矿床类型及其矿物学特征[J]. 矿产与地质,2009,23(4):375-380. Liu F, Yu X Y. Classification and mineralogical characteristics of nephrite deposits in China[J]. Mineral Resources and Geology, 2009,23(4):375-380.

[12] 四川省地质矿产局. 四川省石棉地区1:20万区测报告[R]. 1993.

Sichuan province bureau of geology and mineral resources. The regional survey report of 1:200000 in Simian district of Sichuan province[R]. 1993.

[13] 四川省地质矿产局. 四川省区域地质志[M]. 北京:地质出版社,

1991.

Sichuan province bureau of geology and mineral resources. The regional geology of Sichuan province[M]. Beijing: Geological Publishing House. 1991.

Geological and micro-texture analysis of Serpentine Cat’s Eye from Sichuan province

JI Jiang-Hua1, LU Bao-Qi1, QI Li-Jian2
(1. School of Materials and Engineering, Shanghai University, Shanghai 200072, China; 2. School of Ocean and Earth Science, Tongji University, Shanghai 200092, China)

Serpentine Cat’s Eye from Sichuan Province is one of the most rare and precious jades in the world. This paper outlines the geological features of this jade and investigates its micro-textures using an optical microscope. Results show that mineral shapes in Serpentine Cat’s Eye are primarily of two types: a micro-fibroblastic texture and a leaf-like texture. The micro-fibroblastic texture is dominant, accounting for about 30% of mineral shapes, and is the main cause of the formation of serpentine Cat’s Eye. Serpentine metasomatic pseudomorphic textures exist as pseudomorphic textures in olivine and pyroxene, which were more recently replaced by serpentine. The metasomatic pseudomorphic texture and the netted texture of serpentine illustrate that ultrabasic rock serpentinization is the geological mechanism for the formation of serpentine Cat’s Eye from Sichuan Province.

Serpentine Cats Eye; geological features; micro-textures; rock cause of formation

P578.964

A

2095-1329(2015)01-0105-04

2014-09-29

2014-12-16

季江华(1989-),男,硕士生,主要从事无机矿物材料科研.

电子邮箱: jijianghua.happy@163.com

联系电话: 021-56335357

国家自然科学基金项目(49772096);上海市教育委员会发展基金项目(03AK23)

10.3969/j.issn.2095-1329.2015.01.024