中国三个产地蛇纹石玉的地质背景及宝石学特征

张艺，余晓艳*，龙政宇，2

1.中国地质大学（北京）珠宝学院，北京 100083 2.中国地质大学（北京）地球科学与资源学院，北京 100083

前言

蛇纹石玉是我国“四大名玉”（软玉、绿松石、独山玉、蛇纹石玉）之一，是指以蛇纹石为主要矿物，方解石、滑石、磁铁矿、白云石、菱镁矿、绿泥石、透闪石、透辉石、铬铁矿等为次要矿物的多晶集合体。蛇纹石玉在中国主要产自辽宁、山东、青海、甘肃、广西和广东省；国外的有产于新西兰奥塔戈的颗粒状、色如翡翠的蛇纹石玉，称为“鲍温玉”，产于美国的浓绿色、带有斑点的蛇纹石玉，称为“威廉玉”。

中国产出的蛇纹石玉的颜色以绿、黄绿、墨绿色为主，但是不同产地的蛇纹石玉的矿物组合略有差异，因此各项宝石学特征也略有不同。不同产地的蛇纹石玉具有不同的商业名称，如岫玉、泰山玉、祁连玉、南方玉、蓝田玉、鸳鸯玉等。近年来国内外学者对不同产地的蛇纹石玉进行观察与实验，发现不同产地的蛇纹石玉在矿床、外观、组成成分及红外光谱等方面均有明显不同。

1 蛇纹石玉的资源概况

我国蛇纹石玉资源非常丰富，但是目前市场上的宝石级蛇纹石玉主要产自辽宁省岫岩县、山东省泰安县以及青海省祁连县。

辽宁省岫岩县是我国蛇纹石玉产量最大的产地，也是最优质蛇纹石玉的产地，该产地的蛇纹石玉在商业上被称为“岫玉”。辽宁岫岩蛇纹石玉多为明亮的绿色、黄色、黄绿色等，其质地细腻，呈透明或半透明，放大观察可见分布不均匀的丝絮，或白色的“云朵”状包裹体。辽宁岫岩蛇纹石玉矿床多为接触交代碳酸盐岩型矿床。2019 年还在岫岩县桑皮峪村发现了透闪石玉。

山东省泰安县的蛇纹石玉被称为“泰山玉”。山东泰安蛇纹石玉呈墨色、浅绿至墨绿色，常含有白色或黑色斑点。该玉在变质程度、矿物组成上有所不同，因此其颜色和硬度的变化范围都较大。山东泰安蛇纹石玉矿床为超基性岩型蛇纹石玉矿床。

青海省祁连县产出的蛇纹石玉也称“祁连玉”，基底为墨绿色或暗绿色，颜色不均匀。古时候祁连玉所制成的酒杯被称为“夜光杯”。青海省祁连县的蛇纹石玉矿床为超基性岩型蛇纹石玉矿床。2020 年还在祁连县“玉石沟”发现了透闪石玉。

除了以上三个产地外，我国广东、陕西、广西、甘肃、四川、吉林等地也有少量蛇纹石玉产出，颜色以绿色为主，还可见红、黄、白、青、蓝、紫、墨绿、淡黄等。这些矿床均属于碳酸盐岩型矿床或超基性岩型矿床，详见表1。

表1 中国蛇纹石玉矿床类型及产地分布表Table 1 Types and origins of serpentine jade deposits in China

2 三个产地蛇纹石玉的矿床学特征

根据围岩类型，可将蛇纹石玉矿床分为碳酸盐岩型和超基性岩型。三个产地蛇纹石玉的矿床学特征按照矿床分类总结如下：

2.1 碳酸盐岩型蛇纹石玉的矿床学特征

辽宁省岫岩县北瓦沟蛇纹石玉矿床属于接触交代碳酸盐岩型蛇纹石玉矿床。该矿区位于北瓦沟—王家堡子—周家堡子复式向斜褶曲之中，整体构造为弧形复式大背斜构造。矿区地层为元古宇辽河群地层，各组岩层间为整合接触关系。根据岩性可将该地层从下至上分为三段，其中第三段的矿体产量最大，产出的蛇纹石玉质量最好，主要由白云石大理岩组成。王时麒等学者通过定年测试得出该矿区的成矿时期为1770 Ma，即古元古代。

辽宁岫岩蛇纹石玉矿床的形成经过了白云岩沉积、白云岩变质、热液交代成玉、风化作用四个阶段。在早元古代中期，浅海相沉积形成大石桥组白云岩系。2 亿年后在早元古代晚期，原岩发生变质作用，通过变质作用和混合岩化作用形成富含Si 的热水溶液，热液在大理岩的缝隙中流动时与大理岩中白云石、菱镁矿和方解石发生交代作用，吸收了围岩中的Mg 和Ca 并与热液中的Si 和水发生反应形成蛇纹石玉。最后，在新生代时期，经过一系列地壳运动，含矿岩体被抬升从而被人们所发现。整体来说该矿床具有层控性、交代式和中温型这三个特点。

2.2 超基性岩型蛇纹石玉的矿床学特征

山东省泰安市蛇纹石玉矿床属于超基性岩型蛇纹石化矿床。该矿区大部分位于太古界泰山群。区内具有基底构造和断裂构造。矿体通常产于蛇纹岩与脉体的接触带中，矿区内一共有7 个含玉矿体，其中矿区西北部的矿体含玉率最高，质量最好。山东泰安蛇纹石玉的外观随着组分、变质程度、杂质含量的变化而变化，如变质程度越大颜色越深，所以与滑石岩接触处的玉石为透明度较高的淡黄绿色，玉质也较好，越往里颜色变为深绿色或墨色。该矿区的成矿时期为2600 Ma，即新太古代五台期。该矿区的含矿母岩是蛇纹岩，因其具有一系列岩浆作用和变质作用形成的特定矿物组合和岩石，因此推测山东泰安蛇纹石玉的形成经过了多期岩浆活动和热液蚀变活动。综上，该矿床是由富镁超基性岩受高温气液交代作用变质而成的，整体来说具有层控性、交代式和高温型这三个特点。

青海省祁连县玉石沟蛇纹石玉矿床属于超基性岩蛇纹石化矿床。该矿区具有多个地层，主要地层有古元古界、下古生界、上古生界和下—中二叠统。矿床所处的祁连造山带位于华北板块南缘与柴达木板块的交接地带，断裂构造十分发育。该矿床出露的矿体主要为超基性镁铁质橄榄岩与基性辉长岩。史仁灯、宋述光、张存等学者对堆晶辉长岩进行锆石定年测试，结果显示辉长岩的形成时期为488～566Ma，即晚震旦世。霍达在玉石沟手标本中发现大量菱镁矿及磁铁矿，该结果指示蛇纹石玉是铁镁橄榄岩在中—高温的富CO热液流体中经强烈的蛇纹石化所产生。整体来说该矿床也具有层控性、交代式和高温型这三个特点。

3 各产地蛇纹石玉的宝石学特征

本文归纳了多名学者对蛇纹石玉宝石学特征的研究结果，主要包括基本宝石学特征、成分特征和红外光谱特征。

3.1 基本宝石学特征

颜色、光泽和透明度是肉眼区别不同产地蛇纹石玉的主要特征，不同产地的蛇纹石玉主体颜色多为绿色、黄绿色、墨绿色，但辽宁岫岩蛇纹石玉为更明亮的绿色、黄色、黄绿色，山东泰安蛇纹石玉在深绿色的基底上可见黑、白和褐色斑点，青海祁连蛇纹石玉则基底为深绿色，但是颜色不均匀。三个产地的蛇纹石玉都具有蜡状光泽，山东泰安蛇纹石玉因矿物组合不同有时可达玻璃光泽，青海祁连蛇纹石玉局部可见丝绢光泽。此外，除辽宁岫岩蛇纹石玉外，另外两个产地的蛇纹石玉透明度都相对较差。

三个产地的蛇纹石玉在宝石显微镜下显示相似的结构特征，大多具有隐晶质结构，但是内部特征不尽相同。在辽宁岫岩蛇纹石玉中可见分布不均匀的丝絮，或不透明的白色“云朵”；山东泰安蛇纹石玉内部常有金星状反光包裹体、白色柱状包裹体、黑色矿物包裹体、浅色条纹；青海祁连蛇纹石玉中常含有黑色斑点或不规则黑点团块。三个产地蛇纹石玉的基本宝石学特征详见表2。

表2 三个产地蛇纹石玉的基本宝石学特征Table 2 Basic gemological characteristics of serpentine jade from three areas

3.2 三个产地蛇纹石玉的化学成分特征

图1 三个产地蛇纹石玉工艺品 a-辽宁岫岩蛇纹石玉；b-山东泰安蛇纹石玉；c-青海祁连蛇纹石玉[9]Fig.1 Serpentine jade handicrafts from three origins a-Serpentine jade from Xiuyan,Liaoning;b-Serpentine jade from Taian,Shandong c-Serpentine jade from Qilian,Qinghai

三个产地的蛇纹石玉的矿物共生组合不同，因此化学成分也有所不同，一般质地越纯的蛇纹石玉化学成分越接近蛇纹石矿物各组分的理论值，与较多脉石矿物共生、质地较差的蛇纹石玉，各组分含量与理论值相差较大。蛇纹石族矿物的理论成分：MgO 为43.6%，SiO为43.4%，HO 为13.0%。表3 为三个产地蛇纹石玉的电子探针测试数据，数据显示辽宁岫岩蛇纹石玉MgO 和SiO的含量最接近蛇纹石理论值。山东泰安蛇纹石玉的MgO 为35.95～41.46%，SiO为41.90～44.70%。青海祁连蛇纹石玉的MgO 和SiO含量分别为37.46～42.12%和40.21～43.68%。此外，辽宁岫岩蛇纹石玉的次量元素和微量元素含量较低，这也是该产地的典型特征之一。

表3 三个产地蛇纹石玉的电子探针定量分析结果表（wt.%）Table 3 Electron microprobe analysis (EMPA) results of serpentine jades from three areas (wt.%)

辽宁岫岩蛇纹石玉的稀土元素配分模式与白云石大理岩的稀土配分模式相似，推测该现象与其成矿过程有关。山东泰安蛇纹石玉的微量元素Cr、Fe、Ni 含量较高，而青海祁连蛇纹石玉Cr、Ni 含量和铬铁矿含量较高，根据微量元素可以与辽宁岫岩蛇纹石玉相区别。青海祁连蛇纹石玉整体上镁含量较低，且FeO 含量远高于蛇纹石理论值，推测该矿区存在“富铁蛇纹石”。此外，根据辽宁岫岩蛇纹石玉和山东泰安蛇纹石玉的测试数据显示：随着FeO 的含量增大，样品颜色逐渐变成深绿色。因此，蛇纹石玉的颜色受Fe 离子的影响。

3.3 三个产地蛇纹石玉的红外光谱分析

辽宁岫岩、山东泰安和青海祁连蛇纹石玉样品的红外光谱图大致相似（图2，3），吸收频率主要集中在三个围内：3600～3700cm，950～1100cm和250～700cm其中3600～3700cm有两处特征吸收位置：3665～3670cm处有一个强吸收，吸收峰窄而尖，是OH的伸缩振动带，也是叶蛇纹石的特征吸收峰；3640cm处有一个收缩肩，则表示可能含有少量利蛇纹石或者纤蛇纹石。950～1100cm有三处吸收，都属于Si-O 振动，分别位于1080cm、1015cm和950cm：部分辽宁岫岩蛇纹石玉的1080cm吸收峰偏移至1070cm处；部分样品的红外光谱中可见1015cm和950cm合并为960cm强吸收带，是这两个跃迁矩平行于层面的Si-O 振动引起的，且在对称性较高的时候会表现出两个吸收带合并成一个强吸收带的现象。此外在以叶蛇纹石为主的辽宁岫岩蛇纹石玉光谱中主吸收带常位于980cm处，而960cm仅以肩峰的形式出现，这说明以叶蛇纹石为主的辽宁岫岩蛇纹石玉中也显示出少量利蛇纹石的特征。250～700cm通常有五个吸收带，包括610cm、560cm、445cm、400cm和300cm：前两个分别是蛇纹石羟基转动晶格振动和MgO 面外弯曲振动引起的；445cm是叶蛇纹石的特征吸收峰，部分辽宁岫岩蛇纹石玉样品还有435cm的吸收，这是利蛇纹石的特征吸收峰，综上说明辽宁岫岩蛇纹石玉具有叶蛇纹石和利蛇纹石的双重特征，山东泰安蛇纹石玉主要成分为叶蛇纹石。

图2 辽宁岫岩蛇纹石玉和山东泰安蛇纹石玉红外光谱图（透射法）[4,39]（经重绘）Fig.2 Infrared spectrum of serpentine jade from Xiuyan,Liaoning province and Taishan,Shandong province (transmission method)

此外，青海祁连蛇纹石玉的红外光谱图显示：990cm、1200cm、570cm处有尖锐吸收峰，610～650cm有两处吸收峰，指示玉石沟蛇纹石质玉为叶蛇纹石。此外还有部分样品在3400～4000cm、900～1500cm和400～900cm处有特征吸收峰，过去一直认为青海祁连蛇纹石玉传统上为蛇纹石玉，但这一结论表明，该玉还有部分主要矿物为透闪石的透闪石质玉。

图3 “祁连玉”红外光谱图（透射法）[5]（经重绘）Fig.3 Infrared spectrum of “Qilian” jades (transmission method)

4 结论

本文总结了辽宁省岫岩县、山东省泰安县和青海省祁连县蛇纹石玉的矿床地质特征、基本宝石学特征、成分特征和红外光谱特征，描述如下：

（1）辽宁省岫岩县、山东省泰安县和青海省祁连县的蛇纹石玉矿床虽然在地层、形成时期和矿体上各有不同，但是均具有层控性，且在成因上具有相似性，都经过不同温度的交代作用。从形成时期上来看最早的是山东，其次是辽宁，最后是青海。

（2）“岫岩玉”为透明度较好的黄绿和绿色，大多为蜡状光泽；“泰山玉”为透明度较差的深绿色，常伴随黑、白、褐色斑点，有时可达玻璃光泽；“祁连玉”也是透明度较差的深绿色且颜色分布不均匀，局部可见丝绢光泽。因此，肉眼观察三个产地蛇纹石玉的颜色、光泽等宝石学外观特征后可尝试初步判断产地。

（3）“岫岩玉”大多具有白色的丝状、团状包裹体；“泰山玉”具有金色反光的、白色的、黑色的包裹体和浅色条纹；“祁连玉”具有黑色斑点或不规则黑点团块。因此基本宝石学数据和显微观察可以辅助判断产地。

（4）电子探针测试显示“岫岩玉”的主要化学成分MgO 和SiO含量最接近蛇纹石理论值，其次量元素和微量元素的含量也较低。此外“岫岩玉”稀土元素的配分模式与白云石大理岩相似。“泰山玉”的微量元素Cr、Fe、Ni 含量较高。“祁连玉”Cr、Ni 含量和铬铁矿含量较高，整体上镁含量较低而铁含量偏高。因此电子探针数据可以辅助判断产地。此外，蛇纹石玉的颜色成因与Fe 元素有关，Fe 含量越大，绿色越深。

（5）三个产地的蛇纹石玉红外光谱基本一致，存在峰的偏移和合并，其中“岫岩玉”在1080cm处出现峰位向低频漂移的现象，在对称性较高的情况下1015cm和950cm也合并为960cm强吸收带，部分“岫岩玉”表现出叶蛇纹石和利蛇纹石的双重特征。因此，三个产地蛇纹石玉的红外图谱峰的偏移和合并在一定程度上可以辅助判断产地。