秦紫玉的致色成因研究

崔擁軍，孫 羽

（中國建筑材料工業地質勘查中心陜西總隊，陜西 西安 710003)

隨著生活水平的不斷提高，人們對玉石產品的需求愈加旺盛。近年來，我國珠寶市場中石英質玉的份額亦不斷擴大[1-2]。秦紫玉產地位于陜西省商洛市洛南縣，屬于石英質玉石，原石顏色以紫色、綠色為主，部分紫綠搭配，也被稱為“華陽紫玉”、“紫綠瑪瑙”、“洛南瑪瑙石”，經過陜西省市場監督管理局批準發布的陜西省地方標準，被正式命名為“秦紫玉”[3]。作為一個新的玉種，自2014年大量涌入珠寶市場以來，受到玉石界的廣泛接受和認可，已經成為國內玉石市場上的新寵[4-5]，短時間內，秦紫玉雕刻作品多次參展，并先后獲得“天工獎”、“玉龍獎”等獎項。由于其融入市場時間較短，目前研究程度仍較低。筆者在從事區域玉石礦地質勘查以及地方標準制定項目中，通過野外觀察，采集不同色系的原石樣品進行了巖礦測試分析，結合路線地質調查等工作，對秦紫玉的致色機理和礦床成因進行了研究。

1 地質特征

秦紫玉礦床位于金堆城元古—早古生代上疊盆地，區域地層歸小秦嶺—豫西地層分區[5]。原石呈團塊狀、透鏡狀不均勻賦存于中元古界薊縣系巡檢司組頂部的彩色泥質板巖層中，賦礦層整體沿區內白花嶺—水岔—路家街向斜南北兩翼呈似層狀、透鏡狀產出，其產狀與圍巖地層產狀一致，礦體周邊發育晚燕山期石英閃長巖體(圖1)。底板圍巖為變質微晶白云巖，直接頂板圍巖為變質硅質巖，間接頂板圍巖為變質白云巖(圖2)。

2 取樣及測試分析

通過對秦紫玉手標本觀察，取原石顏色為紫紅色、綠色、白色3種色系的標本，研究其致色成因，所有樣品均采于野外礦層中。本次共選取了9件色澤均勻具有代表性的樣品，編號及顏色為B-1(山楂紅)、B-2(高粱紅)、B-3(葡萄紫紅)、B-4(深豆綠)、B-5(豆綠)、B-6(淺豆綠)、B-7(乳白)、B-8(青白)、B-9(冰白)，采樣位置見圖2b，樣品見圖3。

2.1 顯微鏡下觀察

圖1 秦紫玉礦體分布地質簡圖

圖2 秦紫玉原石賦存狀態

圖3 樣品照片

偏光顯微鏡下觀察顯示，秦紫玉礦物成分主要為石英(含量＞95%)，少量綠泥石、針鐵礦、赤鐵礦等礦物，石英晶體呈他形粒狀緊密結合，粒徑一般＜0.02mm，綠泥石、針鐵礦、赤鐵礦雜色礦物多分布于石英顆粒間隙(圖4)。因其成分、含量的不同，導致礦石的顏色不同，且雜色礦物的顏色與原石自身的體色相符合，紅色秦紫玉原石發育細小的赤鐵礦、針鐵礦等鐵質金屬礦物(圖5a)，綠色秦紫玉原石發育有綠泥石礦物(圖5b)；不同粒度的石英顆粒呈層狀分布，顯示了重力影響作用下的原始沉積特征(圖5c)，秦紫玉主要由兩種不同粒徑的石英顆粒組成，且石英顆粒呈不規則橢圓狀排列，推測應為燧石脫水所致(圖5d)。

圖4 樣品顯微鏡下特征

圖5 樣品掃描電鏡分析

2.2 掃描電鏡分析

掃描電鏡下，秦紫玉整體呈致密結合的粒狀結構，不同顏色的樣品，所含礦物的能譜數據不同，致色礦物分布在石英顆粒間(圖5)。由于礦物太小，束斑覆蓋了周圍的石英，因此扣除石英成分后，B-1樣品能譜分析結果顯示(圖5a，表1)這些板狀物質的鐵(Fe)含量較高，這顯示出較為明顯的針鐵礦α-FeO(OH)特征；B-5樣品能譜分析結果顯示(圖5b，表2)出了綠泥石Y3[Z4O10](OH)2·Y3(OH)6(化學式中Y主要代表Mg、Fe、Al；Z主要是Si和Al，偶爾可以是Fe或B)的特征。

2.3 化學分析

對采取的樣品進行主量元素、微量元素分析，以便查找致色成分及元素。從元素分析結果看(表3)，主要成分含量與顏色略有相關性。其中，SiO2的平均含量，在白色樣品中最高為98.94%，紅色次之為98.09%，綠色最低為96.59%；Al2O3的平均含量，在白色樣品中最低為0.34%，紅色次之為0.83%，綠色最高為1.54%；Fe2O3的平均含量，在白色樣品中最低為0.38%，紅色次之為0.53%，綠色最高為0.63%；MgO的平均含量，在白色樣品中最低為0.047%，紅色次之為0.055%，綠色最高為0.19%；這與電子顯微鏡及掃描電鏡觀測的結果是一致的，即綠色系樣品中含有綠泥石礦物最多、紅色系樣品中含有少量鐵礦物及綠泥石、白色樣品中含有極少量綠泥石及鐵礦物。

表1 B-1樣品1號譜圖分析結果

表2 B-5樣品2號譜圖分析結果

表3 秦紫玉樣品主量元素化學分析結果 (單位：10-6)

從表3微量元素分析結果看，常規致色元素Cu、Cr、Pb、Mn等隨著顏色的變化，并無相關性。因此，不同顏色的樣品所含有的微量元素并無明顯區別。

2.4 X-射線粉晶衍射分析

對秦紫玉樣品進行X-射線粉晶衍射分析(表4)，結果顯示主要礦物成分為石英，占總含量的96%以上，少量及微量礦物成分為赤鐵礦、綠泥石、伊利石、白云石、方解石。其中，在紅色樣品中能檢測出少量赤鐵礦，綠色樣品中均檢測出綠泥石，白色樣品中顯示為較純凈的石英，雜質礦物含量較少。

表4 秦紫玉樣品X-射線粉晶衍射分析結果

2.5 電子探針分析

通過對樣品進行電子探針分析，同樣證實針鐵礦和赤鐵礦是引起紅色的主要致色礦物，呈片狀，團粒狀廣泛分布于石英顆粒間(圖6a、b)；在綠色樣品中明顯發育大量的綠泥石，為綠色的主要致色礦物(圖6c、d)，經過電子探針數據計算，綠泥石可以進一步分為輝綠泥石、鎂鐵綠泥石，這指示秦紫玉為還原環境下成玉[7-9]。

圖6 樣品電子探針分析

3 結論

通過偏光顯微鏡下觀察、掃描電鏡分析、化學分析、X-射線粉晶衍射分析等手段，查明秦紫玉為礦物致色而非元素致色，致色礦物分布于石英顆粒中。秦紫玉紅色致色礦物為針鐵礦、赤鐵礦，綠色致色礦物為綠泥石。正是由于針鐵礦、赤鐵礦、綠泥石等礦物含量的差異形成秦紫玉紫綠顏色及紫綠搭配的特征。