中白色矿物研究

□TEXT　沈雁翱　 叶鹏　　苏丽萍

1　引言

“红绿宝”通常是业内对红刚玉—黝帘石共生物的称呼，常用于制作手把件、摆件、手镯、吊坠等，孤立存在的宝石级黝帘石则多以戒面形式出现[1]。王时麒、陈英丽等对红绿宝的红色、绿色、黑色矿物做了研究，确定了红色矿物为刚玉，绿色矿物黝帘石，黑色矿物为铬铁尖晶石/镁钠闪石[1,2]；杨晓文等也对来自坦桑尼亚隆吉多红刚玉矿矿物成分中的浅色矿物用能谱法分析，认为浅色矿物是由斜长石、铬尖晶石、镁铝榴石组成[3]；而凌潇潇、吴瑞华等则针对粉白相间的长英黝帘石质玉进行研究确定其为黝帘石、钠长石、石英、及少量褐帘石、单斜辉石等之共生体[4]；戴慧、蒋小平等则对红蓝相间的玉石进行研究，确定了其主要由红宝石、蓝晶石组成，并伴有绿泥石、伊利石[5]；邓长劼、杨丽发现部分“红绿宝”的绿色矿物除了黝帘石，还可能是铬铁云母[6]。近期笔者接到同时有红、绿、黑、白的“红绿宝”样品，其中无明显晶形白色矿物在盐酸试验及红外光谱测试中，与前人的结论并不吻合[3]。本文针对收集到的样品之白色矿物部分采用常规宝石学设备和红外光谱进行研究，以确定其矿物成分及名称，并基于矿物共生组合对红绿宝的岩石成因进行讨论。

图1　样品

2　样品、测试及结果

市面上的“红绿宝”绝大多数为红绿双色，即刚玉—黝帘石，少部分“红绿宝”则有含量不同、分布不均匀的白色矿物。本文选取白色部分比例明显较大的1个样品（图1）小心敲取白色部分在室温条件下进行各项测试。

图2　样品的解理

2.1　常规宝石学测试及结果

样品在敲取白色部分前，由于白色矿物部分具有一个面积相对较大且平滑的，用点测法获得其折射率1.57。敲取出白色部分后，宝石显微镜下部分区域可见两组近完全解理，夹角约80°（在显微镜拍照系统中测解理纹交角），见图2。正交偏光下显示集合消光，静水法获得相对密度约2.67。常规宝石学测试数据与长石吻合[7]。

2.2　KBr压片法透射红外光谱测试及结果

选择常规测试条件：分辨率4cm-1，扫描范围400～4000cm-1，扫描次数64。样品白色部分KBr压片法获得的红外光谱在指纹区（400cm-1～1600cm-1）波形及特征峰值与文献[8]中钙长石红外光谱吻合，而与文献[3][4][5]的结果不同，见图3（注：因压片的样品厚度、表面光洁度、KBr吸水性等影响，透过率强度可能会有一些出入）。

图3　样品的红外光谱

图4　样品的X射线粉晶衍射图谱

2.3　XRD测试

在条件：Cu靶，电压40KV，电流40mA下测试，样品白色部分的XRD物相鉴定结果表明，白色部分的矿物是钙长石，见图4，与红外光谱表征的结果吻合。

3　讨论

本文主要研究对象是“红绿宝”这种岩石中的白色矿物，综合常规测试、红外光谱和X射线粉晶衍射结果，确定了研究样品中的白色部分矿物是钙长石。

刚玉有多种成因，包括了接触变质、区域变质、贫硅熔体结晶、热液、交代等[9][10][11][12][13]；黝帘石是绿帘石族矿物的一员且颜色多种[14][15]，绿帘角闪岩相、角闪岩相以及热液作用中也可以出现绿帘石，能出现绿帘石的地质环境假如符合黝帘石成分条件也可以出现黝帘石，如贫铁的绿片岩相中发育黝帘石。

钙长石同样有多种成因。钙长石通常与钠长石混溶，以不同牌号的斜长石形式出现在不同地质体中，以比较纯净的钙长石形式（An90%～100%）出现罕见，故钙长石严格地说应该是富钙斜长石。富钙斜长石最常出现在与岩浆相关的岩石中，如花岗岩类、伟晶岩，并且显示出An牌号越大，岩石结晶温度越高、符合鲍文反应序列的特点。 此外，沉积条件下钙长石也可以因地壳深处富Al的强碱性热液流经硅质岩层在与碳酸盐反应而生长[16]。

在很多红绿宝中，刚玉呈自形晶，绿色黝帘石呈无定形的集合体包裹着刚玉晶体，而白色的钙长石总是以不规则脉状、点状、小面状穿插分布于刚玉—黝帘石的空隙中且对刚玉和黝帘石都没有发生交代作用（图5）。矿物包裹关系中，被包裹的完整晶形者往往指示其相对主晶是原生的[13]。有学者通过谱学和主微量元素配分模式研究了一些含钙长石（富钙斜长石）包体的刚玉，证明了刚玉主晶与热液相关的交代成因和变质成因[13][17]，但文献的样品特征与本文研究的红绿宝中的刚玉和钙长石并不完全一致。笔者认为：尽管从不同变质相的典型代表矿物看，刚玉、黝帘石、钙长石有可能同时在一种物源富铝贫硅且高温的条件下共生，但无定形黝帘石集合体包裹刚玉、钙长石穿插分布与空隙的现象则指示了三者的结晶顺序依次为：刚玉＞黝帘石＞钙长石。综合三种矿物的成因及其在岩石中的形态，红绿宝这种岩石是分期次形成的：首期富铝贫硅的物源受到高级变质作用出现刚玉；随着温度降低，至中级变质阶段黝帘石形成，包裹了前期形成的稳定矿物—刚玉，该阶段中黝帘石也可以由热液中结晶形成；钙长石则最晚形成，在刚玉和黝帘石在结晶后，富Ca、Al和Si的热液在对应低级～中低级变质的温度下侵入到刚玉—黝帘石岩中，并在两者的空隙处析出钙长石晶体。同时，由于初始富铝贫硅的高温条件较苛刻，接触带分布及热液运动范围的限制，“红绿宝”这种刚玉黝帘石岩的分布是狭小的，以致至今为止这种岩石几乎都在坦桑尼亚产出[3][18]，这与前人对坦桑尼亚相关宝石矿床的研究成果也是吻合的[19]。

图5　红绿宝中刚玉、黝帘石、钙长石的接触关系

4　结论

1.常规宝石学测试、红外光谱及X射线粉晶衍射结果同时证实本文所研究红绿宝样品中的白色矿物为钙长石。

2.“红绿宝”中的刚玉、黝帘石、钙长石分别在不同期依次从刚玉、黝帘石、钙长石结晶，并且刚玉在高级变质作用下形成，黝帘石在中级变质形成，钙长石则是刚玉、黝帘石结晶后，富钙、铝、硅热液渗入岩石空隙中析出。

图来源于网络

【主要参考文献】

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3. 王时麒,尤楠,王凤兰.二色宝——刚玉黝帘石的研究[J].珠宝科技.1999(3):41～43

4. 杨晓文,张良钜,贾宗勇.坦桑尼亚隆吉多红刚玉矿矿物成分特征及开发前景[J].桂林理工大学学报.2012.32(2):173～178

5. 凌潇潇,吴瑞华等.一种长英黝帘石玉的岩石矿物学研究[J].岩石矿物学杂志.2010.29(1):95～99

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10 .P.C.凯勒(姚参林,孟叶 译).宝石及其成因[M].北京:冶金工业出版社.1992:72～73,85～90

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14. HyeJin Jang-Green, Brendan M. Laurs, Andy H. Shen. Zoisite from Pakistan[J]. Gems&Gemology. 2012. 48(3): 230

15. Brendan M. Laurs.Pink to purple zoisite from Merelani,Tanzania[J].Gems&Gemology. 2012. 48(3): 231

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18. Vincent pardieu, Wim Vertriest.Update on Colored Gemstone Mining in Tanzania[J].Gems&Gemology.2016,52(3):318～321

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