長白玉的寶石學(xué)特征研究

曹妙聰 唐 彬

（長春工程學(xué)院，吉林 長春 130011）

長白石產(chǎn)于吉林省長白縣馬鹿溝一帶，由地質(zhì)勘查隊于1981 年發(fā)現(xiàn)，已探明儲量為190 萬噸，外圍400 萬噸，儲量豐富[1]。所開采的長白石，大多數(shù)作為陶瓷材料，少數(shù)美麗者成為雕刻印章石，也稱為馬鹿玉或者長白玉。長白玉作為吉林省第二大玉石，其質(zhì)地細(xì)膩油潤、顏色艷麗、種類齊全、硬度適中，是繼福建壽山石、浙江青田石和內(nèi)蒙巴林石之后的又一名貴印章石，具有巨大的經(jīng)濟價值。但是長期以來，受傳統(tǒng)資源觀和寶石認(rèn)識水平的制約，長白玉的系統(tǒng)寶石學(xué)研究較為缺乏。本文采集20塊長白玉標(biāo)本及樣品，對長白石的寶石學(xué)特征進行較為詳細(xì)、系統(tǒng)的研究，對其礦物學(xué)特征進行初步研究。

一、樣品來源與樣品描述

長白石分為凍石和彩石兩大類，凍石一般結(jié)構(gòu)細(xì)膩，半透明，凍感強；彩石一般微透明或者不透明，結(jié)構(gòu)細(xì)膩，顏色鮮艷。本文采用的長白玉標(biāo)本14 塊，采自長白縣不同礦坑，涵蓋凍石和彩石兩大類。[2]凍石品種有青灰凍、高粱紅、燈光凍、牛角凍、老坑凍；彩石有墨寶、彩石，雜質(zhì)類型豐富，具有一定的研究價值。其中DG 樣品為燈光凍，NJ 為牛角凍，LK為老坑凍，QHD為青灰凍，GLH為高粱紅，CS為彩石系列。樣品外觀描述見表1。

二、樣品的寶石學(xué)測試分析

利用寶石顯微鏡、折射儀、硬度筆、靜水稱重等方法對14 塊樣品進行寶石學(xué)測試，其中相對密度采用靜水稱重法，測量4 次取平均值；硬度用質(zhì)感刻畫的難易程度來定量；折射率需要先對樣品進行拋光處理，采用點測法得到。結(jié)果顯示見表2。

對上述數(shù)據(jù)進行總結(jié)整理，發(fā)現(xiàn)長白玉的折射率范圍在1.56～1.57，但是部分樣品數(shù)據(jù)較模糊，其原因在于長白玉硬度較低導(dǎo)致拋光效果較差；長白玉的相對密度為2.48～2.81，其中彩石的3塊樣品略高于凍石，推測其原因是所含雜質(zhì)成分密度較大；長白石硬度為2.5～2.7，每個樣品都可

以剛好用指甲（指甲硬度2.5）劃出很淡的痕跡，另外就是顏色較深的長白玉，相對較淺顏色的長白玉來說難磨一點，這可能是因為深色的長白玉所含的雜質(zhì)元素較多，導(dǎo)致硬度較高；長白玉的透明度為半透明-微透明，其中凍石為半透明，彩石為微透明。

表1 長白玉標(biāo)本的表面特征描述

表2 長白玉樣品的寶石學(xué)特征

三、樣品的掃描電鏡測試分析

選取有代表性的3 個樣品:DG-1、QHD-1、MB-1，對其進行掃描電鏡測試，分析長白玉的微觀形貌與化學(xué)成分組成。SEM 采用Ya-0019 型環(huán)境掃描電鏡配能譜儀（EDS），測試在長春應(yīng)化所進行。實驗采取長白玉樣品的新鮮端口，噴金后進行測試，電壓為20kV。微觀結(jié)構(gòu)測試結(jié)果分析如圖1-1 至圖3-2所示。

由SEM 表征可見，樣品DG-1 整體呈現(xiàn)隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，它形片狀，粒度較小，排列緊密，放大到5000倍，可見顆粒呈現(xiàn)半自形層狀堆積，少數(shù)可見假六方片狀晶體顆粒，晶體顆粒為5～50μm。整體結(jié)晶度較高，晶體排列致密。樣品QHD-1 呈層片狀，排列無定向，放大到2000 倍可見到他形，不規(guī)則排列及假六方片狀晶體顆粒，放大5000倍可見到完整顆粒，晶粒細(xì)小，粒徑為3～5μm。樣品MB-1 在500倍下呈現(xiàn)顯微隱晶片狀、粒狀，晶粒大小不一，排列無序，結(jié)構(gòu)疏松。放大2000倍可見晶體鱗片狀堆疊在一起，多種雜質(zhì)不同形態(tài)分布，其中可見五角十二面體的完美晶形雜質(zhì)。

圖1-1 DG-1片狀緊密平行排列(500x)

圖1-2 DG-1自形到半自形假六方片狀（2000x）

圖2-1 QHD-1晶粒大小不一，排列疏松（500x）

圖2-1 QHD-1假六方片狀和他形不規(guī)則片狀（2000x）

圖3-2 MB-1樣品鱗片大小不一，結(jié)構(gòu)疏松（500x）

圖3-2 MB-1樣品五角十二面體雜質(zhì)（2000x）

表3 長白玉樣品的化學(xué)成分表

三個樣品中均見到假六方片狀物，推斷為高嶺石族礦物[3]，結(jié)晶程度最高為燈光凍，其次為牛角凍，墨寶最低。三者的透明度與它們的結(jié)晶程度一致，由此推斷長白玉樣品的透明度與結(jié)晶度有關(guān)，結(jié)晶度越高，透明度越好。墨寶因為雜質(zhì)較多，透明度變低。

利用能譜儀，進行化學(xué)成分測試，分別測試樣品DG-1、樣品QHD-1，樣品MB-1以及樣品MBZ的雜質(zhì)部分，得到數(shù)據(jù)見表3。

根據(jù)高嶺石族礦物化學(xué)式為Al4[Si4O10](OH)8，對測試元素按原子百分比進行化學(xué)式配位，在樣品DG-1、樣品QHD-1、樣品MB-1 中，w（Al2O3）為42.7%～46.5%，w（SiO2）為52.5%～54.3%，基本比例為1：1，符合高嶺石硅鋁比例，推測為高嶺石族礦物[4]。氧的比例明顯不足，但是具體原因有待進一步研究。在樣品QHD-1 中，除鋁和硅外。還出現(xiàn)比例較高的C，如果C是以碳酸根（[CO3]2-）的形式存在，氧含量明顯不夠高嶺石礦物和碳酸鹽的分配，所以認(rèn)為C是以單質(zhì)的形式存在[5]。在MBZ-1中存在大量P 元素，推測有磷酸鹽存在；在MBZ-2、MBZ-3 中存在Fe、S 元素，從化學(xué)式配比上計算推測為FeS。

四、結(jié)論

（1）長白石的顏色多為灰白色、淺黃色、黃褐色、淺紅褐色、灰黑色；折射率范圍為1.56-1.57，密度為2.52-2.81，硬度為2.5-2.7，凍石多為半透明，彩石多為微透明，可呈油脂、土狀、蠟狀光澤。

（2）長白石的主要成分為高嶺石家族礦物，另外含有磷酸鹽、石墨、黃鐵礦等雜質(zhì)存在。

（3）長白石多為隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，晶體顆粒為0.2～50μm，呈現(xiàn)粒狀、片狀，高倍電鏡下可見假六方片狀晶形。結(jié)晶好的部分晶體定向排列明顯，結(jié)晶程度差的部分片晶直徑較大，排列疏松，呈現(xiàn)雜亂無序狀態(tài)。