四川平武綠柱石的寶石學特征及譜學研究

摘要：自然界中綠柱石多為柱狀晶形，外觀呈板狀的綠柱石非常少見，四川平武縣板狀綠柱石晶體碩大，晶形完美，透明度高，具有很高的寶石學價值，形狀為獨特的板狀，是國內綠柱石呈板狀的唯一實例，其奇特的共生組合具有極高的觀賞價值。本文主要通過常規儀器測試、紅外光譜、X射線粉晶衍射和電子探針分析，對平武板狀綠柱石的形態特征、寶石學特征等進行了初步研究，探討了其發展前景。

關鍵詞：板狀綠柱石 寶石學性質 光譜學 四川平武

本文主要通過一些常規儀器和大型儀器測試，初步研究平武綠柱石的寶石學性質和譜學特征，在本次研究中選用了兩件四川平武綠柱石和一件新疆阿爾泰藍色綠柱石樣品進行系統的測試和分析，兩件平武綠柱石的編號分別為Beryl-1（板狀原石）、Beryl-2（橢圓刻面），新疆海藍寶的編號為Beryl-3（圓珠形）。

一、平武綠柱石的寶石學特征

1.形態特征

眾所周知，自然界產出的綠柱石晶體為六方柱狀。而平武產出的綠柱石為扁平板狀，并形成寶石礦床，據考證，可能是世界上迄今為止發現的唯一一處產地。扁平板狀綠柱石晶體發育的單形有六方雙錐，六方柱和平行雙面，有時可見復六方雙錐，表面可見六邊生長蝕象（見圖1）。平武綠柱石偶見平行連生。

2.力學及光學性質

（1）力學性質：無解理，有貝殼狀斷口。硬度在7.25～7.75之間。采用靜水稱重法測得密度為2.754g/cm3。

（2）光學性質：除極少數呈淡藍色外，主要都呈無色透明晶體，優質者純凈透明如水。部分呈乳白色，透明度較差，玻璃光澤。經測量折射率為No=1.588，Ne=1.580，雙折射率為0.008。其光學特征為一軸晶負光性。在分光鏡下見不到特征的吸收譜線，在長短波紫外光下均呈惰性。

3.內部包裹體

平武綠柱石內部包裹體有黑電氣石、云母、水晶及氣-液包裹體，在顯微鏡下觀察可發現，內部流體包裹體非常發育，個體較大，不規則，呈云霧狀、羽翼狀（見圖1）。包裹體無色透明，氣液界面清楚。新疆海藍寶石在顯微鏡下可見斷續而平行排列的管狀包體(見圖2)。

二、四川平武綠柱石化學成分的定量測試

1.電子探針測試結果與分析

2.結果

（1）平武綠柱石化學成分以富堿貧鐵為特征，K2O+ Na2O的質量分數為1.47%，明顯比新疆海藍寶高。

（2）平武綠柱石中FeO的含量明顯比新疆海藍寶低， Fe2+是重要的致色因子，但由于其含量甚微，而其他致色離子基本缺失，在正常的生長條件下，不足以導致綠柱石寶石致色，所以平武綠柱石為無色。

（3）平武綠柱石中的CaO含量比新疆海藍寶高，可能是因為含礦石英脈產于大理巖中，在氣成-熱液成礦作用下，圍巖大理巖中的鈣組分加入成礦流體，致使平武綠柱石中含有CaO。

三、四川平武綠柱石的紅外光譜測試

1.紅外光譜測試結果與分析

測得圖譜中Beryl-1與Beryl-2的紅外光譜在峰形及峰位上基本相同，而與Beryl-3的光譜有一定的差異。

將三個樣品的紅外光譜數據總結如表2。

表2 紅外光譜數據（單位：cm-1）

2.結論

（1）紅外光譜圖中800～1110/cm和560～420/cm是硅酸根的振動范圍。

（2）由圖譜可見，平武綠柱石與新疆海藍寶石樣品中都含有Ⅰ型水和Ⅱ型水，平武綠柱石以Ⅱ型水為主，而新疆海藍寶石以Ⅰ型水為主。有研究表明，綠柱石的堿金屬含量與水的結構類型有顯著的相關性，綠柱石隧道中堿金屬含量增加將促進Ⅰ型水向Ⅱ型水轉變。因此紅外光譜的差異證明了四川平武綠柱石的堿金屬含量比新疆海藍寶高。

（3）1300/cm以下是綠柱石結構骨架的振動譜帶。在這一范圍內，Beryl-1和Beryl-2的紅外光譜基本相似，所以結構基本相同。但Beryl-1和Beryl-2兩個樣品的光譜在900～1200/cm之間，與Beryl-3有較大差異，有研究表明這是Beryl-1和Beryl-2中部分Be被Li取代在這一范圍產生附加的紅外吸收所引起的。

四、四川平武綠柱石的X射線粉晶衍射分析

測試結果如圖3所示。

以上X射線粉晶衍射圖中得衍射峰與標準綠柱石的衍射峰基本相同。根據衍射圖中的數據，將衍射圖指標化見表3。

利用圖表中的數據用最小二乘法計算所得晶胞參數為a=9.21504，c=9.21458，Vol=677.6420，而標準綠柱石的晶胞參數為a=9.215，c=9.192，Vol=675.98。由以上結果可知，四川平武綠柱石具有標準綠柱石的X射線粉晶衍射圖，其晶胞參數與標準卡片的理論值非常接近。

五、結論

通過以上測試與研究，獲得以下結論：

第一，四川平武綠柱石呈扁平板狀，發育的單形有六方雙錐，六方柱和平行雙面，多呈無色，內部流體包裹體發育。

第二，平武綠柱石紅外光譜中，900～1200/cm范圍的吸收與新疆海藍寶石不同，反映了四面位置中Li對Be的取代以及與此相關的結構通道中堿金屬含量的增加對綠柱石結構產生的影響。

第三，紅外光譜研究顯示，四川平武綠柱石和新疆海藍寶石中都含有I型水和II型水，其中，平武綠柱石中以II型水為主，而新疆海藍寶石中以I型水為主.

第四，四川平武綠柱石化學成分富堿，過渡金屬雜質以Fe2+為主的特點。

第五，平武綠柱石的晶胞參數a=9.21504，c=9.21458，Vol=677.6420。

（作者單位：江西工程學校）