邱伟
(山东省第五地质矿产勘查院,山东 泰安 271000)
泰山玉玉化程度与化学成分的关系浅析
邱伟
(山东省第五地质矿产勘查院,山东 泰安 271000)
泰山玉是近年来在泰山西麓作为玉矿勘查并开发的一种蛇纹石质玉石,赋存于镁质超基性岩变质成因的蛇纹岩体中。矿区共有4个矿体,按玉化程度不同,组成矿体的蛇纹岩可分为碧玉、墨玉、未玉化蛇纹岩。通过对不同矿体和不同玉化程度的矿石进行系统采样分析,按玉化程度(碧玉、墨玉、未玉化蛇纹岩),对其主要化学成分的变化进行了系统对比,发现玉化进程中SiO2含量与TFe和LOI含量的变化呈负相关性,即随着玉化程度的提高,SiO2含量增加,TFe和LOI含量减少,呈现出TFe和LOI主要被SiO2置换的特征,使蛇纹岩到玉石由不透明逐渐变得透明,颜色由灰黑—黑色变为较鲜艳的深绿、黄绿等更美丽的色彩,玉质变得更加细腻油润,玉石硬度得到提高。
泰山玉;玉化程度;化学成分;关系
泰山玉是近年来在泰山西麓作为玉矿勘查并开发的一种蛇纹石质玉石,因泰山赋予的独特泰山平安文化内涵而被人们青睐[1]。笔者按蛇纹岩的玉化程度系统采集了样品,进行了岩矿测试和鉴定工作,发现蛇纹岩从未玉化(不透明,粗糙,不油润的蛇纹岩)到玉化与其主要化学成分有明显的相关性。
泰山玉的成矿母岩为南涝坡序列西店子单元蛇纹岩,形成于新太古代五台期,呈脉状侵位于新太古代泰山岩群雁翎关组和阜平期望府山单元。岩体总体走向320°,倾向SW,倾角60°~77°。岩体主体岩性为蛇纹岩,间夹滑石片岩、含透闪石金云母滑石片岩、含滑石石棉蛇纹岩。岩体的母岩浆源于亏损地幔,属于变质镁质超基性岩浆矿床[2]。因受构造挤压影响,岩体内蛇纹岩被构造裂隙分割为一系列的构造透镜体。岩体内由后期侵入的辉绿岩脉、斜长石岩脉、二长花岗岩脉、煌斑岩脉及石英脉等穿插其中,将岩体大致分割为4段。脉岩的侵入对蛇纹岩的后期玉化产生了重要作用,其中以辉绿岩和石英脉与蛇纹岩的接触带蚀变最强,表现为含透闪石金云母滑石片岩→滑石片岩→含滑石石棉碧玉→墨玉→未玉化蛇纹岩(由强到弱);其他脉岩与蛇纹岩的接触带蚀变较弱,仅见到少量的碧玉,而以墨玉→未玉化蛇纹岩的变化为主。
矿区有4个矿体(即蛇纹岩体)(图1),自西北至东南依次编号为Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ-1,Ⅲ-2,其中Ⅱ,Ⅲ-1为主矿体。Ⅱ矿体长300m,控制斜深150m,平均厚度40.63m;呈脉状产出,总体走向320°,倾向SW,倾角62°~77°,沿走向向南东逐渐变薄至尖灭;Ⅲ-1矿体长360m,控制斜深149m,平均厚度32.55m;呈不规则脉状产出,总体走向320°,倾向SW,倾角65°~67°,并向两端逐渐变薄至尖灭,尖灭部分出现分支现象。
图1 泰山玉矿体分布图[3]
矿体由不同玉化程度的蛇纹岩组成,矿物成分以蛇纹石为主,其次为绿泥石,含少量磁铁矿、滑石、石棉、碳酸盐等矿物[3-5]。蛇纹石以鳞片状为主,见少许纤维状,在岩石中呈杂乱—半定向排列,颗粒细小,粒径一般为0.02~0.5mm,为交代橄榄石和辉石而成,局部保留了橄榄石和辉石的假象,无色透明,正低突起,局部不显光性,含量一般在80%~99%。其他矿物除磁铁矿分布较普遍外,多是局部少量呈脉状或浸染状出现。磁铁矿呈细小粒状,直径多小于0.5mm,多呈稀疏浸染状集合体分布于蛇纹石中,不均匀,黑色,不透明,含量小于5%。
矿石呈细粒—隐晶质结构,分为细粒变晶结构和显微变晶结构2种类型。主要的构造类型为块状构造,少数为弱定向构造。
根据颜色和花色,泰山玉分为碧玉、墨玉、紫檀玉和花斑玉4类,其主要特征如下[6-8]:
泰山碧玉:呈墨绿、深绿、翠绿、黄绿、青绿等绿色调,半透明—亚透明,个别为不透明(黄绿或浅绿),质地细—细润,玻璃—蜡状光泽,常具有细小的黑色斑点(照片1)。
泰山墨玉:呈黑色、褐黑、灰黑、绿黑等黑色调,不透明—微透明,质地细—细润,玻璃—蜡状光泽(照片2)。
泰山紫檀玉:颜色以红褐色、黄褐色等褐色调为主,不透明—半透明,质地细—细润,玻璃—蜡状光泽,常具有黑色斑点细纹(照片2)。
泰山花斑玉:浅—墨绿色夹杂较多白色、糖色、黑色等颜色的不规则斑块或条纹,或由2种及以上明显不同颜色混合组成,不透明—半透明,不同部位透明度差异较大,质地粗—细,玻璃—蜡状光泽(照片2)。
泰山玉的折射率在1.540~1.580之间,平均值1.568,折射率值多在1.565±0.01范围内,摩氏硬度在2.5~6.0之间,一般在5以上,绿色玉石比黑色玉石硬度高,密度值在2.48~2.71g/cm3之间,平均密度为2.60g/cm3。
照片1 碧玉
照片2 墨玉、紫檀玉、花斑玉、未玉化蛇纹岩
为能系统了解泰山玉特性及玉化程度和化学成分的关系,在Ⅱ号、Ⅲ-1号矿体不同部位以及矿石堆采集了样品32件。样品包括玉化好的碧玉、玉化程度差的微透明墨玉及没有玉化的蛇纹岩。因花斑玉是蛇纹石和其他矿物成分不均匀混杂的一类玉石,不能代表蛇纹石质玉石的标志性特征,所以没有采集样品。样品测试委托山东省鲁南地质工程勘察院实验测试中心完成,采用常规化学法分析方法,分析项目13项,分析结果见表1。从表1可见,SiO2和MgO占了化学成分总量的70%~85%;其次为TFe和LOI,二者之和为15%~25%;其他9种成分含量甚少。对3类样品进行对比,碧玉和墨玉各成分含量差异不大,而与未玉化的蛇纹岩相比,前者SiO2含量普遍偏高,而TFe和LOI普遍有降低的趋势,其他成分规律性不明显。与统计的中国超镁铁质岩主要化学组分对比[9],样品的各组分含量与橄榄岩和辉橄岩成分含量基本一致。
表1 样品主要化学成分
玉化是指普通蛇纹岩经变质作用达到玉矿石特征的过程。未玉化的蛇纹岩、墨玉及碧玉是不同程度玉化的产物。未玉化的蛇纹岩不透明,比较粗糙,无油润感觉,颜色灰暗;墨玉是初步玉化的类型,比较油润,为黑色,透明度差;碧玉是玉化程度较高的类型,颜色变浅,透明度高或不透明。
铁是泰山玉着色的主要因素。玉化的过程Fe含量大幅减少,这是透明度和颜色变化的主要原因,使得透明度由不透明到透明,颜色由深到浅。
4.1 SiO2与玉化程度的关系
未玉化蛇纹岩SiO234.60%~36.48%,平均35.74%;墨玉SiO240.64%~42.16%,平均41.23%;碧玉SiO241.37%~43.62%,平均42.79%,即玉化程度高的碧玉SiO2含量最高,墨玉次之,未玉化的最低,说明玉化程度和SiO2含量呈正相关关系,随着玉化程度的提高,SiO2含量逐渐增加(图2)。
图2 主要化学成分和玉化程度关系图
4.2 MgO与玉化程度的关系
未玉化蛇纹岩MgO 35.32%~41.74%,平均38.71%;墨玉MgO 38.68%~41.61%,平均39.01%;碧玉MgO 37.52%~40.95%,平均40.25%,说明玉化程度和MgO含量呈正相关关系,随着玉化程度的提高,MgO含量呈逐渐增加的趋势(图2)。
4.3 TFe与玉化程度的关系
未玉化蛇纹岩TFe 8.80%~11.72%,平均10.10%;墨玉TFe 5.31%~8.10%,平均7.39%;碧玉TFe 1.91%~6.80%,平均3.71%,说明玉化程度和TFe含量呈负相关关系,随着玉化程度的提高,TFe含量呈逐渐减少的趋势(图2)。
4.4 LOI与玉化程度的关系
未玉化蛇纹岩LOI 13.73%~15.00%,平均14.38%;墨玉LOI 11.54%~12.56%,平均11.88%;碧玉LOI 11.52%~13.94%,平均12.45%,即玉化的碧玉和墨玉LOI含量相近,并明显低于未玉化蛇纹岩,说明从未玉化到玉化,LOI成分有一个减少的过程,而从墨玉到碧玉LOI成分却无明显变化(图2)。
4.5 主要化学成分和玉化过程的关系
根据图3中每2个成分和玉化程度的关系可以看出,随着玉化程度的提高,MgO含量基本稳定,SiO2含量逐渐增加,MgO/SiO2比平均由1.08降为0.95,0.94;TFe平均含量由10.10%降为7.39%,3.71%,降幅较大;LOI平均含量由14.38%降为11.88%,12.45%。玉化过程SiO2与TFe,LOI呈负相关性,反映了SiO2与TFe,LOI等成分的置换过程。
(1)玉石与围岩蚀变有密切关系,玉化则晚于蛇纹石化[4]。超镁铁质岩经区域变质或自变质转变为蛇纹岩[10],后期由于辉绿岩、斜长花岗岩、煌斑岩及石英脉等岩浆侵入和热液活动,对蛇纹岩进行了进一步改造。现场踏勘发现,在后期侵入岩体附近玉化程度高,而远离岩体或多数被构造分割的矿石块体内部玉化差,逐渐过渡为未玉化蛇纹岩;不同类型岩体对蛇纹岩玉化程度的影响差异较大,在辉绿岩附近的玉化程度较高,玉质细腻,在石英脉附近的玉化程度较高,玉质粗糙,其他岩体附近则玉化较差。
(2)大量文章对蛇纹石质玉石致色因素进行了探讨,认为Fe离子是重要的致色因素[11-19],并影响玉石的透明度。该文通过对玉化程度和主要化学成分关系的研究,发现从未玉化的蛇纹岩到玉化的泰山玉,TFe含量明显减少,平均含量由10.1%降低为7.39%和3.71%;SiO2平均含量由35.74%增加为41.23%和42.79%,LOI平均含量由14.38%降低为11.88%和12.45%。因此分析认为,蛇纹岩到泰山玉的玉化过程中,后期岩浆和热液对蛇纹岩发生了重要的物质置换,SiO2进入和Fe离子等的带出,使蛇纹岩逐渐向玉石演化,形成矿体,同时SiO2含量的增加,也可能是泰山玉油润和硬度大的主要因素。
图3 主要化学成分散点对比图
泰山玉的玉化程度与其化学成分关系密切。随着玉化程度的提高,SiO2含量增加,TFe和LOI含量减少,呈现出TFe和LOI主要被SiO2置换的特征。这个置换过程使蛇纹岩到玉石由不透明逐渐变得透明,颜色由灰黑—黑色变为较鲜艳的深绿、黄绿等更艳丽的色彩。SiO2含量增加使玉质变得更加细腻油润,玉石硬度得到提高。
致谢:该项目是泰山玉产业发展管理中心出资委托的“泰山玉与相似玉种特征比对研究”基金项目,工作过程中,泰山玉产业发展管理中心及泰山玉矿山给予了极大的支持和帮助,项目组成员付出了大量的辛勤劳动,在此一并感谢!
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AnalysisontheRelationshipbetweentheDegreeofTransformationandChemicalCompositioninTaishanJade
QIU Wei
(No.5 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources,Shandong Tai'an 271000, China)
Taishan jade is a kind of serpentine jade which was found in the west foothill of Taishan mountain in recent years. It occurred in the serpentine pluton in the metamorphic origin of magnesian ultrabasic rocks. There are 4 ore bodies in the mining area. According to mineralization degree of the jade, Taishan jade can be divided into jasper, black jade and un-jaded serpentinite. Through sampling analysis of different ore bodies with different degrees of mineralization, according to different degrees of mineralization, the change of chemical components has been compared systematically. It is found that the content of SiO2is negatively correlated with the content of TFe and LOI in the process of mineralization. Accompanying with the increase of the degree of jade-mineralization, the content of SiO2will increase, and the contents of TFe and LOI will decrease. It is showed that TFe and LOI are mainly replaced by SiO2. With the replacement from serpentinite to jade, it becomes more transparent gradually, the color becomes more beautiful from dark gray and balck to dark green and olivine, the quality becomes more smooth, and the hardness increases.
Taishan jade; mineralization degree of jade; chemical composition; relationship
P585
A
2017-05-05;
2017-06-06;编辑曹丽丽
邱伟(1971—),男,山东济阳人,高级工程师,主要从事地质矿产勘查和泰山玉研究工作;E-mail:358183949@qq.com
邱伟.泰山玉玉化程度与化学成分的关系浅析[J].山东国土资源,2017,33(11):37-42.
QIU Wei.Analysis on the Relationship between the Degree of Transformation and Chemical Composition in Taishan Jade[J].Shandong Land and Resources, 2017,33(11):37-42.