论天然宝石包裹体类型及形成机理

余炼钢

摘 要：包裹体是生长环境遗留在宝石内部的痕迹，是宝石之间赖以区分的独一无二的“指纹”信息。它不仅反映宝石形成、变化、生成世序、成矿条件，而且是宝石最具鉴定意义的特征之一。本文中以宝石中各类包裹体为例，探讨固、液、气态及相态组合包裹体的类型及形成机理，阐述原生、同生、次生包裹体的生长机制及识别特征，并剖析负晶、“睡莲叶”状、“马尾丝”状、“太阳光芒”、“蜈蚣”状包体等十种特殊形态的包裹体的显微结构特征，从而揭示了观察研究包裹体对鉴定宝石种，寻找、勘探宝石矿，以及确定宝石的成矿条件以进行人工合成宝石的重要指导意义。

关键词：宝石包裹体；形态；相态；形成机理；鉴定

天然宝石在生长过程中不可避免的受到自身或生长环境复杂因素的影响而表现为物质组分的不均匀性或生长结构缺陷。在宝石学中，将包含在宝石内部的所有的成矿物质及影响宝石透明度、颜色、净度、均一性的一切生长缺陷性特征统称为包裹体，简称“包体”。因此，宝石中的包裹体既包括内部所含的成矿物质即物质性包体，也包括裂隙、色带、解理、生长纹等非物质性包体。而在地球化学及矿物学中，包裹体被定义为：“矿物成矿过程中所捕获的成矿介质”或“矿物中包含的物质”，即仅指物质性包体。这是宝石学习者、研究者须准确区分的不同概念。

由于受外界复杂环境变化的影响，天然产出的每块宝石都是独一无二的，无法找到两块完全相同的天然宝石。包裹体是生长环境遗留在宝石内部的痕迹，不同宝石种，不同地质环境中形成的宝石，以及不同产地形成的宝石，同种宝石的不同个体，它们的包裹体均有不同。因此，全面认识各类宝石包裹体并探究其成因机理，对于勘探、开采宝石资源及鉴定宝石具有十分重要的指导意义。

1 包裹體的研究方法

研究宝石包裹体常用10X放大镜或宝石显微镜，检查包裹体的存在，并识别包裹体形状、相态、结晶习性、组合特征、产地特征等，以确定包裹体类型及形成机理。随着现代测试技术在宝石学中的应用，还可以运用激光拉曼探针、气相色谱仪和质谱仪、扫描电镜等方法深入分析包裹体的物质成分、微结构形貌，从而推断宝石的成矿条件等。

2 包裹体的相态组合特征及成因分析

宝石中的包裹体因成矿介质环境的不同可以是固相、液相、气相，或者多相的组合。

（1）固相包裹体：是指包裹在寄主宝石中的矿物晶体或固态颗粒状物质。它既可以是在结晶过程中捕获的比寄主宝石早结晶的矿物晶体，又可以是由温压变化导致固熔体结晶分离而生成的其他矿物，但均有特定的结晶形态、颜色和透明度。如水晶中的浅黄色不透明近立方体的黄铁矿包体，红宝石中常见灰白色半透明的菱面体白云石包体（图1）等。

（2）液相包体：是指包裹在寄主宝石中的单相或两相液体为主的包体，最常见的为水、有机液体，例如哥伦比亚祖母绿中常见NaCl水溶液包体充填于空腔中，天然萤石中常见圆形的石油包体（图2）。

（3）气相包体：是指以气泡形式赋存于宝石内部的包裹体，是宝石在生长过程中捕获了成矿溶液中的CO2，CO等气体，随着晶体的生长和固结，封闭于宝石内部的无色圆形气泡，单一气态包裹体在天然宝石中较为罕见，如琥珀中的气泡群，大多是串连成指纹状展布的气液包裹体中。相反，人造宝石中的气态包裹体则比较常见，如玻璃中常见独立的圆形气泡，充填处理红宝石中常见沿裂隙面分别的大大小小的气泡群（图3）。

（4）气液包体：是指宝石在生长过程中捕获了含气的溶液，随着宝石晶体的冷却、气液分离，混溶在溶液中的微细气泡凝聚在一起形成自行封闭的气泡，在气液包裹体的微小空间里出现大圈套小圈的现象，中间圈里包的是气泡，周围圈里的是液体。气液包体是除钻石之外，诸多天然宝石中常见的包体类型，气液包裹体没有颜色，可有多种形态，一般呈两端收缩的泪滴形、椭圆形、长管形，它们极少单独存在，多数首尾相连呈指纹的形态展布在一个平面内，如祖母绿中NaCl溶液及CO2气泡构成气液包体（图2），磷灰石中六方柱形负晶空腔中亦为气液包体（图4）。

（5）三相包体：指在同一包裹体含有气、液、固三相物质。这种包裹体见于一些特殊条件下生长的宝石晶体中，如祖母绿中含有气泡、水溶液、石盐或方解石晶体组成三相包体（图2），其中方块形为Nacl晶体或方解石（固相），椭圆形的为CO2气泡（气相），弯曲波浪形部分为Nacl水溶液（液相），这是因为生长介质流体中溶解了很多矿物质，随着温压的变化，介质中的Nacl、Kcl等溶剂达过饱和，部分从液体中结晶出来而产生的，若溶液中CO2、有机质的含量较高，又可以分离成不同的液相，就形成有多个液相的包裹体，即多相包裹体。

3 宝石包裹体形成时间分类

依据包裹体与寄主宝石形成相对时间可分为原生包体、同生包体和次生包体，这是研究宝石生长世序及成矿条件的针对性分类方案。

（1）原生包体：形成时间早于寄主宝石的包体，是在宝石形成之前就已经结晶或存在的物质，在宝石形成过程中被包裹在宝石内部的包体，原生包体均为固态。例如：水晶中的黄铁矿包体、红宝石中的白云石包体（图1）均属原生包体。

（2）同生包体：与寄主宝石同时期形成的包体，它们的形成与晶体的差异性生长、不规则生长结构、生长间断、成矿溶液过饱和度的变化以等因素有关。包括固体，含有呈各种组合关系的固体、液体和气体的孔洞或裂隙，以及由化学组分变化导致的生长纹、色带等，其主要成因是出溶，即构成宝石成矿介质的水溶液中含有一种或几种溶解盐，随着温度变化，某些含有钠、钾、钙的溶解盐因溶解度降低而晶出产生的包体。例如红、蓝宝石中常出现3组交叉的金红石针状包体，日光石中含赤铁矿、针铁矿等片状金属包体均属于同生包体（图5）。

（3）次生包体：也称后生包体，形成时间晚于寄主宝石的包裹体。主矿物形成后，受后期构造热应力影响而破裂产生裂隙或孔隙，后期流体介质进入这些后生裂隙和孔隙中，使主矿物产生部分溶解或重结晶，并被圈闭在其中而形成的包裹体。次生包体与主晶无关，而代表后期应力作用的介质。例如，黄龙玉中有一个特殊品种“草花料”，其中天然的黄褐至深褐色“草花”构成的图案，层次丰富、意境优美，如同中国画，颇具观赏价值。这些“草花”是由于外来的含锰、铁等深色矿物质沿构造应力导致的裂隙或隐性微裂等逐渐浸透、渗入其中，并经长期沉淀进而形成的。即是由致色矿物浸染、填充玉料裂隙形成的水草图纹，属于典型的次生包体（图6）。

4 宝石包裹体的特殊形态及成因分析

（1）负晶：是宝石中结构型包裹体，在晶体生长过程中因晶格位错缺陷产生的空穴，被高温气液充填后又继续按原晶格方向生长，形成与寄主宝石晶体形状相似的腔体，属于同生包体。例如泰国出产的红宝石常含有煎蛋状裂隙，印度祖母绿常含有六方柱（“逗号”状）空腔，水晶中含与水晶外形相似的六方柱与菱面体等聚形的空洞，且均被气液充填（图7）。

（2）“指纹”状包体：宝石中类似指纹状呈平面或曲面分布大量细小的气液包体群，或固体颗粒，例如斯里兰卡产出的蓝宝石中常见大量细小的透明的液滴状、撕拉碎裂状气液包体构成指纹状包体，尖晶石中常见呈行排列的极细小的八面体晶体包体（图8），指纹状包体亦属于同生包体。

（3）“睡莲叶”状包体：由一个固体包体及围绕它的指纹状、云雾状气液包体共同构成圆形或椭圆形的区域，或者是一个负晶空洞及围绕它的盘状部分愈合的张性裂隙。这是橄榄石中具有鉴定意义的包体特征，可以是同生物质型包体（图9左）或同生结构型包体（图9右）。

（4）“太阳光芒”状包体：为提高琥珀的透明度，将云雾状琥珀放入植物油中加热，处理过程中因气泡爆裂会产生大量不规则分布的叶片状裂纹，称为“太阳光芒”。天然琥珀中亦存在“太阳光芒”，与热处理琥珀的区别在于琥珀受地热作用其中的气泡只能部分爆裂，叶片状包体的密度小，数量少，较稀疏，透明度更好。此外，仿琥珀的人造树脂中亦存在此类包体，相反，其中叶片状包体密度大，数量多，透明度比琥珀低得多，且比较呆板（图10）。

（5）“马尾丝”状包体：属翠榴石特有的包体形态，即呈束状或放射状分布的细长石棉纤维状包体，属翠榴石典型识别特征（图11）。

（6）“斑马纹”状包体：是双晶发育的紫晶常见的一种波浪形的干涉色（借助正交偏光镜），即沿双晶面分布的具晕彩效应的愈合条带（图12）。这是由于紫晶沿菱面体双晶发生部分间距愈合产生的，表现为颜色明暗、深浅差异的现象。

（7）“蜈蚣”状包体：是月光石特有的包体，即因月光石常发育两组近于垂直的解理，包裹在内部的解理纹一组较长，另一组较短，相交后即构成“蜈蚣状”图案（图13），属月光石重要鉴定特征之一。

（8）生长色带：是指因成矿溶液内部化学成分的变化，随结晶体生长而产生的颜色深浅的变化的分带现象，属于非物质性包体，能反映宝石的内部结构及生长过程及规律，例如紫晶中常见折线状色带，蓝宝石中常见六方角状生长色带（图14）。

（9）重影（双折射）现象：某些透明-半透明、非均质的宝石，将其加工成刻面型宝石后，可透过一侧刻面观察到内部裂隙、解理纹、以及对向刻面棱线呈现模糊分离的双影线（图15），这要求宝石具有较高的双折射率，如锆石（DR：0.039±）、莫桑石（DR：0.043±）橄榄石（DR：0.036±）、碧玺（DR：0.024±）、方解石（DR：0.172±），同时重影现象也是快速识别非均质体宝石与均质体宝石如钻石（图16）、尖晶石、石榴石等重要特征之一，后者无重影现象。

（10）动物、植物包体：属于天然琥珀特有的包体类型，琥珀是中生代白垩纪至新生代第三纪松柏科植物的树脂滴落并掩埋在地下，在地质压力、热力下经过漫长石化作用形成的“树脂化石”。其内部常见古老的动物、植物遗体包体。其中动物包体属偶然因素产生的，是树干上滴落的树脂恰好落在飞行的昆虫上，树脂黏液随即粘住昆虫身体或腿部让其无法逃脱，继续滴落的树脂黏液将其牢牢包裹并与外界完全隔绝，这样昆虫遗体就幸免于细菌的分解作用而完整地保存下来，含动物包体的琥珀又称“虫珀”。常见有甲虫、苍蝇、蚊子、蜘蛛、蜻蜓、蚂蚁等昆虫，植物包体亦是古代的植物碎屑偶然被树脂黏液包裹而产生的，植物包体有伞形松、种子、果实、树叶、草茎、树皮等植物碎片（图17）。

5 结语

包裹体是宝石矿物的独一无二的“指纹”，是每块宝石区别与其他宝石的“身份”信息。各种形态、相态包裹体及组合特征承载着宝石形成、变化、结构成分、生长世序等重要信息。特殊形态的包体，如负晶、“睡莲叶”状、“马尾丝”状、“太阳光芒”、“蜈蚣”状包体等可作为鉴定某些宝石种的直接证据。因此，准确理解宝石包裹体概念，掌握包裹体按相态、形成时时分类的方案，学会灵活运用常规仪器及现代测试技术对各类宝石的包裹体进行观察、对比、研究，并不断总结经验，对于鉴定宝石种、勘探开采宝石矿，以及确定宝石的成矿条件以进行人工合成宝石起到至关重要的作用。

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（作者單位：德宏师范高等专科学校）