雪硅钙石的矿物学特征研究

何 燕，杨会轩，祖恩东

昆明理工大学材料科学与工程学院，云南昆明650093

雪硅钙石的矿物学特征研究

何 燕，杨会轩，祖恩东

昆明理工大学材料科学与工程学院，云南昆明650093

研究发现，雪硅钙石是一种硅酸钙水化物.根据电子探针分析结果计算得到的化学式为（Ca4.424K0.021Mg0.003）4.448（Si5.731Al0.728）6.465O16（OH）2·4H2O，与经典化学式Ca5Si6O16（OH）2·4H2O基本一致.通过X射线粉晶衍射结果分析认为，该雪硅钙石属于1.4 nm类型雪硅钙石.雪硅钙石矿物呈放射状纤维集合体，颗粒大小为0.2 mm×0.5 mm×0.3 mm，黄褐色，正低突起，最高干涉色为Ⅰ级黄，二轴晶正光性，光轴角为53°.

雪硅钙石；矿物特征；X射线衍射；电子探针

0 序言

雪硅钙石（Tobermorite或Crestmorite）最早由Heddle（1880）发现于苏格兰Tobermory地方因而得名.雪硅钙石是一种硅酸钙水化物，化学式为Ca5Si6O16（OH）2· 4H2O，斜方晶系，空间群为D25-C2221，其晶体结构有Si3（O/OH）9的链平行于b轴和CaO多面体构成的层状结构，Ca原子配位数是7，在单位层之间进入水分子和Ca原子［1-2］.雪硅钙石的特征X射线衍射d002为1.13 nm.当结构中的层间水分子增加时，d002值升到1.4 nm左右，水分子减少时d002值降到0.93 nm左右.不同的d002值也是雪硅钙石矿物族的变种的主要区别.后来的研究者们习惯于称1.1 nm型雪硅钙石为“正常雪硅钙石”，0.9 nm雪硅钙石及1.4 nm型雪硅钙石为“异常雪硅钙石”［3-4］.

M.Jessie在英国波里特斯凯特岛的橄榄辉绿岩出露部分岩石中发现雪硅钙石与中沸石、易变钙硅石、白斜沸石等矿物共生，单偏镜下呈放射状形式［5］.曹正民等在河北省铁矿的夕卡岩裂隙中发现了1.1 nm雪硅钙石和1.4 nm雪硅钙石及其凝胶.1.1 nm雪硅钙石与透辉石、方解石、鱼眼石及杆沸石等共生,呈放射状晶簇，也有白色结晶粉末状集合体，单晶体为无色透明板柱状.1.4 nm雪硅钙石及其凝胶与方解石、文石、吉水硅钙石及钙沸石共生，呈絮状、放射状及玫瑰花状集合体［3］.近年Merlino等人研究了斜托勃莫来石与雪硅钙石的结构模型［6］.Cristian Biagioni等人讨论在脱水过程中雪硅钙石变种之间相互转换的温度条件，并指出大于700℃时层间距扩大至1.02 nm会转变为硅灰石［7］.

1 矿区地质概况

缅甸翡翠矿区缅北抹谷西北的雾露河中上游地区，是印度板块与欧亚大陆板块相互碰撞的结合带.其中缅甸纳莫翡翠矿床属于帕敢翡翠矿区，位于这一缝合线的西侧.于2000年发现总储量约为3000 t的原生矿体.矿体海拔标高275 m，距地面埋深10～25 m，长轴（最长处）为21.55 m，近水平略向南倾，短轴（垂直高）9.14 m，剖面厚度4.88 m，是迄今为止发现的最大的翡翠原生矿体.矿体成透镜状产于蛇纹石化橄榄岩中.上盘产状为（120~125°）∠（42~45°），下盘产状（130~ 135°）∠（35～40°）.根据其产状及地表地形，估计矿体西南端埋深小，东北端埋深大（图1）.矿体上、下盘与围岩蛇纹石化超基性岩呈非常明显的侵入接触关系［8］.

图1 缅甸纳莫翡翠矿床横剖面图及采样点（据文献［6］修改）Fig.1 Cross-section of the Nammaw jadeite depositwith sampling positions（Modified from Reference［6］）①~⑥采样点及编号（sampling positions and numbers）：①白色沸石化中—粗粒硬玉岩（white coarse grained zeolitized jadeitite）；②白色沸石化细粒硬玉岩（white fine grained zeolitized jadeitite）；③灰白色强烈沸石化细粒硬玉岩（gray fine grained strongly zeolitized jadeitite）；④灰绿色滑石片岩（含铬铁矿角闪石岩和金云母片岩）（grayish green talc schist,with chromite hornblendite and phlogopite schist）；⑤⑥暗灰绿色蛇纹岩（dark grayish green serpentinite）

矿体中心部位为白色中—粗粒的硬玉，向边部颗粒变细，边部细粒的硬玉岩带有后期改造作用形成的糜棱岩化重结晶现象，并有沿裂隙的绿色条带及团块状的淡紫色硬玉岩出现.矿体与围岩接触带为含铬铁矿角闪石岩和金云母片岩，矿体围岩是原岩为橄榄岩的蛇纹岩.蛇纹岩的围岩为蓝闪石绿泥石片岩［7-11］.在矿体中心到矿体围岩位于①～⑥处采集6块样品（图1）.将①至⑥号矿体获得的翡翠原石矿物样品分别编号为G1、G2、G3、G4、G5、G6.本文雪硅钙石出现在G3样品中.

2 岩相学特征

样品G1、G2呈灰白色，中粒辉长结构，颗粒大小不均匀，肉眼观察可见明显的柱状解理闪光面（俗称“翠性”或“苍蝇翅闪光”），主要矿物为硬玉，次要矿物有方沸石、钠沸石、钠长石，粒状方沸石呈脉状穿插在硬玉晶体中（图2）.样品G4新鲜面暗灰色，风化面浅黄绿色，中细粒变晶结构，褶皱构造明显，主要矿物为角闪石类，次要矿物为铬铁矿、钠铬辉石和钠长石，钠长石呈脉状或不规则状充填于硬玉晶粒间的裂隙中（图3）.样品G5呈暗绿色，中细粒变晶结构，块状构造，主要矿物为金云母，次要矿物为透辉石和钠铬辉石.样品G6整体暗绿色，中细粒结构，主要矿物为蛇纹石，次要矿物为铬铁矿.

G3样品风化面暗灰色，新鲜面灰白色，中粒辉长结构，颗粒大小较均匀，肉眼可见柱状解理，主要矿物成分为硬玉，次要矿物有沸石类矿物和钠长石.沸石类矿物含量占30%左右，包括方沸石、钠沸石、杆沸石和钙十字沸石等.镜下支离破碎的硬玉被沸石类矿物充填交代（图4）.钠长石含量占10%左右，雪硅钙石等矿物含量占5%左右，定名为强烈沸石化细粒硬玉岩.

图2 方沸石呈脉状穿插硬玉晶体中（正交偏光）Fig.2 Analcime veins interpenetrating in jadeite（PLM）

图3 钠长石沿硬玉晶粒间裂隙充填（正交偏光）Fig.3 Albite filling the fissures between jadeite（PLM）

雪硅钙石，偏光镜下黄褐色，粒径大小约为0.5 mm，呈放射状纤维集合体，正低突起，最高干涉色为Ⅰ级黄，二轴晶正光性，光轴角为53°（图5）.周围矿物有杆沸石，其在偏光显微镜下鉴定特征为，晶体呈柱状，集合体呈放射状；单偏光镜下无色，负低—正低突起；正交偏光镜下干涉色为Ⅰ级橙黄，平行消光，二轴正光性；光轴角偏大.

6个样品薄片观察表明，纳莫矿体中硬玉矿体至少呈3个世代晶出.第一世代硬玉结晶较粗，多呈放射状排列，单晶自形程度较好（图6）.第二世代硬玉呈柱状交织结构，自形—半自形围绕第一世代硬玉晶体分布.这2个世代硬玉构成翡翠矿体的主要矿物成分.第三世代硬玉具有明显流动构造和构造挤压现象，属于微晶结构，方沸石与第三世代硬玉呈脉状产出（图7）.

3 雪硅钙石X射线粉晶衍射特征

3.1 仪器和测量条件

图4 沸石类矿物（正交偏光）Fig.4 Zeolite minerals（PLM）

图5 雪硅钙石（正交偏光）Fig.5 Tobermorite（PLM）

图7 具流动构造的微晶柱状硬玉和粒状方沸石Fig.7 Micro-prismatic jadeite and granulous analcite in flowage structure

测试单位：昆明理工大学新材料加工与制备重点实验室X射线粉晶衍射实验室.

苏珊·桑塔格的新感受力美学思想是多元化的，是一种接纳一切艺术的开放心态，传统偏重阐释作品内容的批评方式显然该结束了，应主张关注作品形式、排除等级划分，建立更具包容性的审美欣赏迫在眉睫。

实验设备型号：D8ADVANCE型X射线衍射仪.

实验条件：Cu靶，靶电压为40kV，靶电流为40 mA；扫描方式为步进扫描，扫描速度为0.1 s/步，扫描步长为0.02°/步；发散狭缝1°，防止散射狭缝1°，接受狭缝0.2 mm.

样品准备：选取各个样品中比较有代表性的部位进行破碎，然后在玛瑙研钵中研磨成粉末.

3.2 结果分析

对研究中发现的雪硅钙石进行全岩X射线粉末衍射分析.X射线粉末衍射测试数据结果见图8.将X射线衍射分析所得数据与PDF#06-0005（雪钙石的XRD标准衍射峰）对比，结果列于表1.由表1可以看出，二者主要衍射数据基本吻合，属于1.4 nm类型的雪硅钙石.只有d（晶面间距）值为0.4646nm和0.3076nm两处衍射峰与其他矿物衍射峰重叠.

4 化学成分特征

测试单位：核工业北京地质研究所电子探针室.

实验仪器型号：JXA-8100电子探针分析仪.

测试条件：加速电压20 kV，束流1×10-8A，出射角40°，分析方式为波普分析，选用的修正方式为ZAF修正.

4.2 结果分析

X1、X2、X3测试点位于雪硅钙石矿物颗粒，T1、T2测试点位于雪硅钙石旁边不同矿物的粒状颗粒上.以上测试对应点在图9依次标出.

图8 G3样品X射线粉晶衍射图Fig.8 X-ray powder diffraction pattern of G3 specimen①雪硅钙石（tobermorite）；②杆沸石（thomsonite）；③钠沸石（natrolite）；④钙十字沸石（phillipsite）；⑤硬玉（jadeite）

表1 雪硅钙石的X射线粉晶衍射测试数据

图9 电子探针测试点Fig.9 Electron microprode test points

通过电子探针对X1、X2、X3微区化学成分分析，雪硅钙石成分测试结果如表2所示.得出雪硅钙石为一种富硅和钙的矿物，计算雪硅钙石3个测试点平均值，通过氧离子法计算出该矿物化学式为：（Ca4.424K0.021Mg0.003）4.448（Si5.731Al0.728）6.465O16（OH）2·4H2O，与经典化学式Ca5Si6O16（OH）2·4H2O基本一致.

T1、T2两处电子探针结果得出雪硅钙石周围的矿物为杆沸石，与偏光镜下结果一致.通过氧离子法计算得出该矿物化学式为：Na1.182（Ca1.438Fe0.011）［Al4.195Si5.731O20］·6H2O，与经典化学式NaCa2［Al2Si2O8］2.5·6H2O基本一致.

表2 电子探针分析结果

6 结论

（1）缅甸纳莫翡翠矿床中雪硅钙石为黄褐色，纤维集合体，正低突起.最高干涉色为Ⅰ级黄，二轴晶正光性，光轴角为53°.

（2）X射线粉晶衍射测试结果证明，纳莫翡翠矿区中的雪硅钙石属于1.4 nm类型的雪硅钙石.

（3）缅甸纳莫翡翠矿床中的雪硅钙石是一种富硅和钙的矿物，其化学式为：（Ca4.424K0.021Mg0.003）4.448（Si5.731Al0.728）6.465O16（OH）2·4H2O，与经典化学式Ca5Si6O16（OH）2·4H2O基本一致.

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HE Yan,YANG Hui-xuan,ZU En-dong

Institute of Material Science and Engineering,Kunming University of Science and Technology,Kunming 650093,China

Tobermorite is a kind of calcium silicate hydrate.By electron microprobe analysis,the chemical formula of tobermorite from Nammaw jadeite orebody in Myanmar is（Ca4.424K0.021Mg0.003）4.448（Si5.731Al0.728）6.465O16（OH）2·4H2O,which is almostconsistent with the classic chemical formula ofCa5Si6O16（OH）2·4H2O.The result of X-raydiffraction analysis（XRD）shows that the studied tobermorite belongs to the 1.4 nm type.Through microscopic observation,XRD and electron microprobe method,this tobermorite occurs as radial fibrous aggregate in yellowish-brown color,with low positive relief and I-order yellow interference color.The mineral is optically biaxial positive with an optic axial angle of 53°.

tobermorite;mineralogical characteristics;X-ray diffraction;electron microprobe

2015-12-14；

2016-02-22.编辑：李兰英．

何燕（1992—），女，硕士，从事珠宝首饰材料及加工，通信地址云南省昆明市五华区学府路263号，E-mail//1249911341@qq.com

祖恩东（1971—），男，副教授，博士，从事分子光谱学、宝石鉴定及优化处理研究，通信地址云南省昆明市五华区学府路263号，E-mail// zend88@163.com