长白玉的宝石学特征研究

曹妙聪 唐 彬

（长春工程学院，吉林 长春 130011）

长白石产于吉林省长白县马鹿沟一带，由地质勘查队于1981 年发现，已探明储量为190 万吨，外围400 万吨，储量丰富[1]。所开采的长白石，大多数作为陶瓷材料，少数美丽者成为雕刻印章石，也称为马鹿玉或者长白玉。长白玉作为吉林省第二大玉石，其质地细腻油润、颜色艳丽、种类齐全、硬度适中，是继福建寿山石、浙江青田石和内蒙巴林石之后的又一名贵印章石，具有巨大的经济价值。但是长期以来，受传统资源观和宝石认识水平的制约，长白玉的系统宝石学研究较为缺乏。本文采集20块长白玉标本及样品，对长白石的宝石学特征进行较为详细、系统的研究，对其矿物学特征进行初步研究。

一、样品来源与样品描述

长白石分为冻石和彩石两大类，冻石一般结构细腻，半透明，冻感强；彩石一般微透明或者不透明，结构细腻，颜色鲜艳。本文采用的长白玉标本14 块，采自长白县不同矿坑，涵盖冻石和彩石两大类。[2]冻石品种有青灰冻、高粱红、灯光冻、牛角冻、老坑冻；彩石有墨宝、彩石，杂质类型丰富，具有一定的研究价值。其中DG 样品为灯光冻，NJ 为牛角冻，LK为老坑冻，QHD为青灰冻，GLH为高粱红，CS为彩石系列。样品外观描述见表1。

二、样品的宝石学测试分析

利用宝石显微镜、折射仪、硬度笔、静水称重等方法对14 块样品进行宝石学测试，其中相对密度采用静水称重法，测量4 次取平均值；硬度用质感刻画的难易程度来定量；折射率需要先对样品进行抛光处理，采用点测法得到。结果显示见表2。

对上述数据进行总结整理，发现长白玉的折射率范围在1.56～1.57，但是部分样品数据较模糊，其原因在于长白玉硬度较低导致抛光效果较差；长白玉的相对密度为2.48～2.81，其中彩石的3块样品略高于冻石，推测其原因是所含杂质成分密度较大；长白石硬度为2.5～2.7，每个样品都可

以刚好用指甲（指甲硬度2.5）划出很淡的痕迹，另外就是颜色较深的长白玉，相对较浅颜色的长白玉来说难磨一点，这可能是因为深色的长白玉所含的杂质元素较多，导致硬度较高；长白玉的透明度为半透明-微透明，其中冻石为半透明，彩石为微透明。

表1 长白玉标本的表面特征描述

表2 长白玉样品的宝石学特征

三、样品的扫描电镜测试分析

选取有代表性的3 个样品:DG-1、QHD-1、MB-1，对其进行扫描电镜测试，分析长白玉的微观形貌与化学成分组成。SEM 采用Ya-0019 型环境扫描电镜配能谱仪（EDS），测试在长春应化所进行。实验采取长白玉样品的新鲜端口，喷金后进行测试，电压为20kV。微观结构测试结果分析如图1-1 至图3-2所示。

由SEM 表征可见，样品DG-1 整体呈现隐晶质结构，它形片状，粒度较小，排列紧密，放大到5000倍，可见颗粒呈现半自形层状堆积，少数可见假六方片状晶体颗粒，晶体颗粒为5～50μm。整体结晶度较高，晶体排列致密。样品QHD-1 呈层片状，排列无定向，放大到2000 倍可见到他形，不规则排列及假六方片状晶体颗粒，放大5000倍可见到完整颗粒，晶粒细小，粒径为3～5μm。样品MB-1 在500倍下呈现显微隐晶片状、粒状，晶粒大小不一，排列无序，结构疏松。放大2000倍可见晶体鳞片状堆叠在一起，多种杂质不同形态分布，其中可见五角十二面体的完美晶形杂质。

图1-1 DG-1片状紧密平行排列(500x)

图1-2 DG-1自形到半自形假六方片状（2000x）

图2-1 QHD-1晶粒大小不一，排列疏松（500x）

图2-1 QHD-1假六方片状和他形不规则片状（2000x）

图3-2 MB-1样品鳞片大小不一，结构疏松（500x）

图3-2 MB-1样品五角十二面体杂质（2000x）

表3 长白玉样品的化学成分表

三个样品中均见到假六方片状物，推断为高岭石族矿物[3]，结晶程度最高为灯光冻，其次为牛角冻，墨宝最低。三者的透明度与它们的结晶程度一致，由此推断长白玉样品的透明度与结晶度有关，结晶度越高，透明度越好。墨宝因为杂质较多，透明度变低。

利用能谱仪，进行化学成分测试，分别测试样品DG-1、样品QHD-1，样品MB-1以及样品MBZ的杂质部分，得到数据见表3。

根据高岭石族矿物化学式为Al4[Si4O10](OH)8，对测试元素按原子百分比进行化学式配位，在样品DG-1、样品QHD-1、样品MB-1 中，w（Al2O3）为42.7%～46.5%，w（SiO2）为52.5%～54.3%，基本比例为1：1，符合高岭石硅铝比例，推测为高岭石族矿物[4]。氧的比例明显不足，但是具体原因有待进一步研究。在样品QHD-1 中，除铝和硅外。还出现比例较高的C，如果C是以碳酸根（[CO3]2-）的形式存在，氧含量明显不够高岭石矿物和碳酸盐的分配，所以认为C是以单质的形式存在[5]。在MBZ-1中存在大量P 元素，推测有磷酸盐存在；在MBZ-2、MBZ-3 中存在Fe、S 元素，从化学式配比上计算推测为FeS。

四、结论

（1）长白石的颜色多为灰白色、浅黄色、黄褐色、浅红褐色、灰黑色；折射率范围为1.56-1.57，密度为2.52-2.81，硬度为2.5-2.7，冻石多为半透明，彩石多为微透明，可呈油脂、土状、蜡状光泽。

（2）长白石的主要成分为高岭石家族矿物，另外含有磷酸盐、石墨、黄铁矿等杂质存在。

（3）长白石多为隐晶质结构，晶体颗粒为0.2～50μm，呈现粒状、片状，高倍电镜下可见假六方片状晶形。结晶好的部分晶体定向排列明显，结晶程度差的部分片晶直径较大，排列疏松，呈现杂乱无序状态。