微量元素“指紋”研究及在泰山玉鑒定中的應用
——以甘肅省武山縣鴛鴦玉為例

邱偉

(山東省第五地質礦產勘查院，山東 泰安 271000)

泰山玉以泰山賦予的獨特泰山平安文化內涵[1]而被人們青睞，其市場價值也超出了與其成分和特征都極其相似的其他產地的蛇紋石質玉石，但隨之而來的是外地玉冒充泰山玉對市場的沖擊。為了凈化市場，泰山玉產業發展管理中心委托山東省第五地質礦產勘查院，開展泰山玉微量元素“指紋”鑒定研究。該研究在全國分產地系統采集了樣品，進行巖礦測試和鑒定，發現不同產地樣品和泰山玉微量元素之間，有著類似于人類“指紋”的差異。該文以泰山玉與甘肅省武山縣鴛鴦玉為例進行比對探討。

1 泰山玉特征

泰山玉的成礦母巖為黃前序列西店子單元變輝石橄欖巖(蛇紋巖、透閃陽起片巖)，其巖漿源于虧損地幔，屬于變質超鎂鐵質超基性巖漿礦床。未玉化蛇紋巖經受后期巖漿侵入等地質作用分化出墨玉到碧玉的進化式不同玉化程度類型[2]。

泰山玉礦物成分[3-5]以蛇紋石為主，其次為綠泥石，伴生有少量磁鐵礦、滑石、石棉、碳酸鹽等礦物。蛇紋石以鱗片狀為主，見少許纖維狀，在巖石中呈雜亂-半定向排列，顆粒細小，含量一般80%～99%。另外磁鐵礦分布較普遍，多是局部少量呈脈狀或浸染狀出現，其他礦物稀少。礦石呈細粒變晶結構和顯微變晶結構，塊狀構造，少數為弱定向構造。泰山玉折射率1.540～1.580，平均1.568，多在1.565±0.01范圍內。摩氏硬度2.5～6.0，一般>5，綠色玉石多比黑色玉石硬度高。密度2.48～2.71g/cm3，平均2.60g/cm3。

泰山玉根據顏色和花色分為碧玉、墨玉、紫檀玉和花斑玉4類，主要特征[6-11]如下：

泰山碧玉：呈墨綠、深綠、翠綠、黃綠、青綠等綠色調，半透明—亞透明，個別為不透明(黃綠或淺綠)，質地細—細潤，玻璃—蠟狀光澤，常具有細小的黑色斑點。

泰山墨玉：呈黑色、褐黑、灰黑、綠黑等黑色調，不透明—微透明，質地細—細潤，玻璃—蠟狀光澤。

泰山紫檀玉：顏色以紅褐色、黃褐色等褐色調為主，不透明—半透明，質地細—細潤，玻璃—蠟狀光澤，常具有黑色斑點細紋。

泰山花斑玉：淺—墨綠色，夾雜較多白色、糖色、黑色等不規則斑塊或條紋，或由2種及以上明顯不同顏色混合組成，不透明—半透明，不同部位透明度差異較大，質地粗—細，玻璃—蠟狀光澤。

2 甘肅省武山縣鴛鴦玉特征

武山縣鴛鴦玉[12]是我國著名的蛇紋石玉，產于武山縣鴛鴦鎮、山丹鄉等地。大地構造位置屬于北秦嶺海西褶皺帶西南緣的駱駝巷-四店-武山深大斷裂帶。玉石產于蛇紋石化輝橄巖巖體中，屬于超鎂鐵質超基性巖變質成因的蛇紋石玉。玉石自然類型有塊狀、條帶狀和花斑狀蛇紋石玉石[13]。 鴛鴦玉為淺灰綠--深綠色、灰黑--黑色，偶見灰白、灰綠等顏色，呈蠟狀--玻璃光澤。礦物成分以蛇紋石為主，伴生有少量磁鐵礦、透閃石、碳酸鹽礦物等。蛇紋石多呈微鱗片狀，部分呈纖狀、葉片狀，顆粒細小，含量85%～95%。呈隱晶質變晶結構，塊狀和條帶狀構造。折射率1.565～1.572，平均1.568。摩氏硬度4.5～6.0。密度2.64～2.70 g/cm3。玉石凈度較差，以透明質玉為基質，大量見有大小不一呈條帶狀分布的灰黑色—黑色斑點。灰綠色—深綠色樣品的透明度較好，可達透明程度；黑色和灰色的樣品透明度相對較差，一般為微透明—半透明。總體來說，鴛鴦玉質地細膩，韌性較大，容易加工成較薄的器皿等制品。

3 微量元素特征

該次系統采集樣品進行了微量元素分析(表1)。樣品由山東省魯南地質工程勘察院實驗測試中心測試。分析方法一般為ICP-AES法。含量低的稀散元素主要以ICP-MS法測試，特殊元素選用專用方法測試。

表1 樣品微量元素分析結果 (×10-6)

注：※數據來自于參考文獻[14]。

對測試結果利用遲清華等[14]統計的中國超鎂鐵質巖元素平均豐度值(表1)進行了標準化(標準化值=樣品元素值/中國超鎂鐵質巖元素平均豐度值)，以確定其和平均豐度值的相對特征。

3.1 泰山玉微量元素特征

利用標準化后的數值分別做出碧玉、墨玉、未玉化蛇紋巖的蛛網圖(圖1、圖2、圖3)。對照蛛網圖可以看出，雖然3類樣品巖石學特征差異較大，但其元素含量相對中國超鎂鐵質巖元素平均豐度值，除Cr含量在碧玉和墨玉中相對未玉化蛇紋巖略有降低外，其他元素含量在3類樣品中特征基本一致：Co，Ge，Mo含量基本與中國超鎂鐵質巖元素平均豐度值相當；Bi含量表現在中國超鎂鐵質巖元素平均豐度值上下窄幅變化；Ba，Ga，Nb，Zr，V，Sc，Ti，P，Cu，Pb，Sb，Tl，Zn含量低于中國超鎂鐵質巖元素平均豐度值，多在0.5～0.001倍數值間波動式變化；Ni，As，Bi，Br含量則相對升高。

圖1 泰山碧玉樣品與中國超鎂鐵質巖元素豐度平均值標準化元素分配型式圖

圖2 泰山墨玉樣品與中國超鎂鐵質巖元素豐度平均值標準化元素分配型式圖

綜上可見，在3類樣品中，元素相對含量在樣品間雖然有一定的區間變化，但其經標準化后的數據在蛛網圖中的特征基本是一致的，反映了除Cr，Co在玉化過程中；隨著玉化程度的不同有隨蛇紋巖玉化而減少的趨勢，其他元素的含量在玉化過程中相對是穩定的。

3.2 鴛鴦玉微量元素特征

鴛鴦玉和中國超鎂鐵質巖元素平均豐度值比較(圖4)，兩者Co，Sc，Pb，Zn大致相當；Bi，Sb，Tl相對升高；Ba，Ga，Nb，Zr，V，Ti，P，As，Br，Cu，Ge，Mo等元素，除Ba降幅較大外，其他基本在1～0.1倍范圍內波動變化；Zr的含量在1倍上下窄幅波動。

對照圖4蛛網圖，不同樣品間元素含量雖有差異，但像泰山玉樣品蛛網圖一樣，各樣品蛛網圖的特征基本是一致的，反映了元素在這個產地樣品的各個元素的相對含量特征，其在一定含量范圍內同樣是穩定的。

4 特征比對

從蛛網圖上可以直觀地看出，V，Sc，Sb，Tl，Zn等5個元素在兩個產地樣品中有著普遍的差異性；鴛鴦玉樣品元素含量的波動范圍明顯高出泰山玉的波動范圍，尤其Sb元素含量比泰山玉樣品高出2個數量級。

以上元素在兩個產地的差異，可能是由于所處大地構造位置和環境的巨大差異，造成形成礦體的巖漿成因差異，從而形成微量元素含量產生了這種差異性，而且這種差異特征在兩個產地之間普遍存在。

圖3 泰山未玉化蛇紋巖樣品與中國超鎂鐵質巖元素豐度平均值標準化元素分配型式圖

圖4 鴛鴦玉樣品與中國超鎂鐵質巖元素豐度平均值標準化元素分配型式圖

5 討論

(1)要想成為兩產地間玉石的鑒定“指紋”，來區分玉石產品，“指紋”特征必須在兩個產地間具有穩定的差異性，并且只要定性分析就可以達到區分的目的。

以上5個元素正好具備了這個特征，盡管相同元素含量在同一個產地樣品中也存在高低不同的變化，但在兩個產地間相同元素含量分別的波動范圍是不重疊的，而且有較明顯的差異。

(2)其他產地玉石基本都產于不同的較高級別的大地構造單元內，因為形成環境的巨大差異，其微量元素或多或少都可能與泰山玉存在差異。只要能找出這些差異性，就可以作為“指紋”特征，對不同產地蛇紋石玉進行產地鑒別。

6 結語

通過甘肅省武山縣鴛鴦玉與泰山玉的微量元素特征比對，V，Sc，Sb，Tl，Zn等5個元素可以作為產地“指紋”來區分其產品。以此類推，其他產地蛇紋石玉和泰山玉之間，也可以找到類似的鑒定“指紋”。

致謝：在研究過程中，泰山玉產業發展管理中心及泰山玉礦山給予了極大的支持和幫助，項目組成員付出了大量的辛勤勞動，在此一并感謝！