新疆塔里木北部阿克苏地区青花玉子料的宝石学特征及其产地来源

翠花

　　基金项目：国家自然科学基金项目（40873021）、（41173041）。　　根据新疆地方标准，颜色呈灰黑-黑色，其中黑色占30%以上的透闪石玉称为“墨玉”：“青花玉”是民间称呼，属于墨玉的一种，指在白色、青白色、灰白色或青色玉质内夹杂有云片状、星点状或条带状石墨形成的黑色斑块的透闪石玉，常常形成于玉矿带的边缘，具有玉矿与围岩之间的过渡特征，是新疆和田玉中一个重要的品种。　　青花玉在中国古代曾被广泛使用，近年来，这种原本并未被广泛关注的品种在市场上逐渐受到重视，目前广州的玉器市场上还出现了专营青花玉的玉器店，同时也出现了其他玉石品种冒名性及组成矿物、结构、化学成分等方面的研究，并与新疆和田其他品种的透闪石玉进行对比研究，进一步探讨了青花玉的成因和产地来源特征。　　1青花玉子料的宝石学特征1.1青花玉子料的基本特征本文研究所用的14件阿克苏地区青花玉样品，均系作者在新疆阿克苏地区当地的玉石巴扎收集。样品基本为卵石状，磨圆度较好，大小为3.2cmx2.8cmx2.5cm到9.7cmx4.5cmxl.7cm，质量介于16.8~153.6g之间。按玉质的颜色可分为白色、灰白色、青白色、黄绿色和青绿色，内含有不同数量、形态的黑色石墨包体，石墨包体呈点状、片状、云雾状、团状或条带状分布。　　另外，卵石表面存在天然冲刷撞击形成的雁裂纹、撞击痕和撞击坑等；裂隙处颜色分布自然，由浅至深，沁人内部；用10倍放大镜可观察到其结构致密，外观润性较好。这些特征与前人研究的新疆和田玉子料的特征一致，经验判断这14件青花玉样品是产地来源于新疆地区的青花玉子料。　　1.2青花玉子料的物理性质透明度：青花玉样品主要属于微透明，在较薄的厚度下能够微弱透过光。不同颜色的青花玉样品透明度有一定差异，玉质浅色的透明度略好于深色的，石墨含量较少，分布零散的透明度好于石墨含量高，分布广泛的。　　光泽：青花玉样品表现为蜡状-油脂光泽。　　密度：利用静水称重法对14件青花玉样品进行相对密度测试，结果表明14件青花玉的密折射率：将青花玉样品磨成两面抛光的电子探针片，运用宝石折射仪对14件青花玉样品进行折射率测试，结果显示青花玉的折射率在1.602~1.627之间，平均为1.619. 1.3青花玉子料的矿物组成利用偏光显微镜对其中10件青花玉样品的光薄片进行观察，结果显示青花玉主要由微晶和隐晶质的透闪石矿物组成，根据其大小和聚合形态可分为以下几种类型：显微隐晶质透闪石（图la）：在显微镜下无法分清透闪石颗粒的大小和形态，透闪石以隐晶质的形式存在，干涉色较低Q此类透闪石的含量愈高，玉质结构愈细腻均一。　　显微细晶透闪石（图lb）：细晶透闪石呈显微状、针状或柱状，粒径在0.03-0.10mm之间，长宽比约为3：1~5：1；依据其定向性可分为无定向毡状透闪石和近平行的纤维束状透闪石。毡状透闪石由显微细晶透闪石杂乱交织而成；纤维束状透闪石，纤维沿长轴近似平行排列，具有较好的定向性，消光方向平行于纤维延长方向。　　显微粗晶透闪石（图lc）：透闪石颗粒较大，可在显微镜下辨别其大小，粒径多在0.1mm以上，晶体多呈短柱状，边缘较完整。依据其存在形式可分为片状透闪石和帚状透闪石。　　帚状透闪石为柱状透闪石呈定向排列，一端收敛，一端发散，具有波状消光现象；片状透闪石（图Id）多为单个出现，具有较高的干涉色。　　除了主要矿物透闪石之外，阿克苏地区青花玉中还存在重要的副矿物石墨、磷灰石、榍石、褐铁矿和绿泥石等杂质矿物（包体）。其中石墨数量较多，多呈半自形或他形，黑色不透明，呈片状或髹片状，反射光下可见铅灰色半金属光泽；磷灰石在阿克苏地区青花玉薄片中常见，多呈半自形或他形结构，有的可见六方横切面形态，正中突起，单偏光下无色透明，正交偏光下干涉色呈一级灰白；榍石呈菱形、楔形，薄片中呈浅黄褐色，多色性不明显，具有正极篼突起和明显的糙面，裂理发育；褐铁矿呈半自形或不规则的粒状或浸染状，在单偏光下呈黑色，边缘部分可见红褐色，反射光下呈红褐色，具有金属光泽；绿泥石为浅绿色，可能是闪石热液蚀变而成，星点状分布于粗晶透闪石颗粒中，单偏光下具有浅绿-绿的多色性。　　根据显微镜薄片观察，阿克苏地区青花玉的结构可分为以下几种类型：毛毡状纤维交织变晶结构（a）：显微纤维状透闪石颗粒细小且比较均一，颗粒均匀地无定向密集分布，相互交织在一起，犹如毡毯一般。　　显微纤维-隐晶质变晶结构（b）：由纤维状透闪石和隐晶质透闪石组成。　　显微片状-隐晶质结构（c）：由颗粒较大，交错排列分布、不规则的片状透闪石晶体和隐晶质透闪石组成。　　纤维束状变晶结构：透闪石多呈纤维状聚集，大致沿长轴定向排列。　　除此之外，薄片中还可见帚状及放射状变晶结构，部分短柱状、纤维状透闪石局部呈定向排列，一端发散，一端收敛以及一些应力作用产生的变形结构。　　在中山大学测试中心物相分析室，利用仪器为Quanta400F热场发射环境扫描电镜，选用低真空成像模式对阿克苏地区青花玉的进行了环境扫描电镜分析。样品表面不进行任何喷镀，放大倍数为750~3000倍，分辨率为2nm.阿克苏地区青花玉样品的显微结构主要为以下几类：①毛毡状纤维交织结构（a）：这种结构是新疆和田玉的典型结构，扫面电镜下表现为由短柱状、纤维状的透闪石均的无定向交织而成，矿物晶形较好、颗粒细小，颗粒宽度小于3（Lm，长度小于5pm.②显微叶片状变晶结构（b）：在扫描电镜下表现为由片状或柱状透闪石组成，沿一定方向分布，颗粒宽度一般大于3pm，长度小于l（xm.③纤维状-柱状交织结构（C）：在扫面电镜下表现为透闪石呈纤维状或柱状，有的聚集成束，颗粒宽度小于lfun，长度不等，一般都大于5（xm，有的超过lOp.④显微长纤维变晶结构（d）：在扫面电镜下表现为细长纤维状或集合体形态，具有一定的定向性，颗粒宽度小于lfim，长度大于lOpm，长宽比可达20：1或更高。　　阿克苏地区青花玉样品在扫描电镜下的结构特征2青花玉的化学成分在中国地质大学（武汉）地质过程与矿产资源国家重点实验室，利用日本电子公司生产CXA-733电子探针仪对14件青花玉样品进行了化学成分分析。其中，加速电压15kV，束斑直径5，结果误差应在2%以内。电子探针分析数据如表1.表1阿克苏地区青花玉的主置元素含置表项目续表项目平均值对以上各样品均以23个氧原子为基准，计算出其中的阳离子数，从而得出各样品的化学式（略），平均化学式为根据国际矿物学会对角闪石族矿物命名的原则，透闪石和阳起石可依据单位分子中Mg2+和Fe2+的占位比率命名：当Mg2 >0.50时，称为阳起石；Mg2+/（Mg2++Fe2+）矣0.50时，称为铁阳起石。对照14个阿克苏地区青花玉样品的Mg/（Mg+Fe）的值均大于0.90，平均值为0.986，因此，本文阿克苏地区青花玉主要矿物均为透闪石，主要成分为为MgO、CaO、Si02，以及少量的FeO、A1203等，与显微镜下薄片观察结果一致。　　根据晶体化学Fe和Mg的阳离子系数计算透闪石玉的Fe/（Fe +Mg）值，可以判断透闪石玉的成因类型。镁质大理岩型透闪石玉的Fe/（Fe+Mg）―般为0~7，而透闪石或阳起石化超基性岩型闪石玉的Fe/（Fe+Mg）―般为7~14.阿克苏地区青花玉中Fe/（Fe ~2.858之间，说明其为镁质大理岩型的透闪石玉，与新疆和田所产白玉等的成因类型一致。　　3青花玉的稀土及微量元素14件样品的LA-ICP-MS稀土及微量元素原位测试分析，在中国地质大学（武汉）地质过程与矿产资源国家重点实验室完成。所用仪器为Agelent7500质谱分析仪和Geolaspro激光剥蚀系统，等离子体功率为1350W；激光波长193mn，激光频率10Hz，激光能量90m，光斑直径44pm.测试前将样品切成厚度2mm左右的薄片，进行抛光处理。为防止样品污染，在测试前要对样品进行超声波清洗，并进行烘干，在显微镜下挑选具有较好平面、无其他杂质矿物干扰的点进行测试。LA-ICP-MS数据分析采用多外标与内标相结合法。每次测定包括一个20s的背景信号及之后35S的样品信号采集，测定所获得的信号按元素的计数率导出，利用ICPMS-DataCal软件逐一选定分析信号的积分区间，以Si为内标元素校正所得结果。　　3.1稀土元素特征阿克苏地区青花玉样品中稀土元素的含量见表2，根据球粒陨石标准化后的稀土元素分布型式%！值范围为0.33~8.78.②大部分样品的稀土元素配分曲线基本呈水平海踏状，轻、重稀土元素分异不明显，具有Eu负异常，Ce无明显异常的特点。③个别样品变化出不同配分模式：如样品AKS11和AKS13曲线略向右倾斜，呈现轻稀土元素轻微富集；AKS14曲线向左倾斜，呈现重稀土元素轻微富集状况，并伴随较明显的Ce负异常；其中AKS02和AKS09呈现锯齿状，可能和样品经历过蚀变有关。　　表2阿克苏地区青花玉样品的稀土元素含量表Table2REEcomposition阿克苏地区青花玉样品的微量元素原始地幔标准化后蛛网图见。其微量元素分布特征表现为U、Pb较为富集，无明显的Sr富集。　　4青花玉的产地来源及成因分析前人研究发现：新疆和田白玉、青白玉、青玉中主要成分为透闪石，其中白玉为99%、青白玉为98%、青玉为97%左右，其他杂质矿物包括楣石、磷灰石、绿泥石、黄铁矿、磁铁矿、褐铁矿、粗晶状透闪石、碳酸盐矿物等。本文测试阿克苏地区青花玉子料样品透闪石为90% ~95%，其中石墨占3%~8%；其他杂质矿物包括楣石、磷灰石、粗晶透闪石、绿泥石、褐铁矿等。除了石墨的含量较高以外，青花玉中杂质矿物与前人研究的新疆和田玉中的杂质矿物基本一致。　　阿克苏地区青花玉样品以毛毡状显微交织变晶结构、显微纤维-隐晶质变晶结构、显微纤维束状变晶结构为主，部分样品中存在显微片状-隐晶质变晶结构和放射状结构，与新疆和田玉的结构构造特点基本一致，但在阿克苏地区青花玉样品中未见显微片状变晶结构。　　收集前人对新疆和田玉的研究数据，整理白玉-青白玉-青玉-墨玉的颜色序列数据，利用FeO-（FeO 3种相关分类图对阿克苏地区青花玉玉料主量元素投影结果显示，阿克苏地区青花玉化学成分的投点与其他新疆和田玉的投点范围具有很好的一致性，显示其有很大可能与新疆和田玉有相同的来源。　　最近的研究显示，新疆和田玉的球粒陨石标准化REE配分模式较为复杂，有以下几种：第1种类型主要表现为平缓的曲线，轻、重稀土元素分异不明显，有明显的Eu负异常，整体曲线呈石玉REE配分模式多样化被认为是成矿流体的多来源和多期叠加成矿作用导致。阿克苏地区青花玉样品中大部分样品表现为平缓的曲线，轻、重稀土元素分异不明显，并伴有Eu负异常，与其他新疆和田玉的稀土配分模式一致；但也存在为左倾或右倾曲线形式和轻微Eu正异常的样品，两者几乎完全一致。　　镁质大理岩型的透闪石玉，是由中酸性岩浆与镁质碳酸盐岩接触交代形成的，而白云质大理岩是由海相沉积的镁质石灰岩和灰质白云岩经过区域变质作用形成，软玉稀土元素特征既与最初的镁质石灰岩和灰质白云岩的原岩有关，也与中酸性岩浆的岩浆性质及来源有关。在所有的稀土元素中，Eu和Ce为变价元素，不同成因的白云岩也具有不同的Eu、Ce异常：准同生白云岩处于氧化环境条件下会造成Ce严重亏损和Eu强烈富集；混合水白云岩介于氧化-还原环境之间，导致Eu负异常，Ce亏损与富集不明显；埋藏白云岩处于相对封闭环境，Ce相对比较富集。Eu的富集与亏损则与含钙造岩矿物的聚集和迁移有关，而Ce在氧化条件呈Ce4+，与REE3 +产生较大差别而彼此分离，造成Ce在氧化条件下亏损。Ce也能够反映了镁质石灰岩和灰质白云岩沉积时水介质的氧化还原性。具Ce正异常的碳酸盐岩形成于还原环境，具负铈异常的碳酸盐岩形成于氧化环境，无铈异常的岩石比有铈负异常的岩石形成于更低的氧化条件中。阿克苏地区青花玉样品Ce异常的不同，可能和阿克苏地区青花玉的原岩镁质碳酸盐岩为海相沉积，且成因环境条件较为复杂，而其中酸性花岗岩则是A型花岗岩有关，不同的轻、重稀土分异情况，显示了后期变质作用和成矿流体叠加的影响。　　5主要结论阿克苏地区青花玉玉料颜色丰富，可以为白色、灰白色、青白色、黄绿色、青绿色等，并含有点状、片状、云雾状、团块状、条带状等不同形态大小的黑色石墨包体；具有蜡状-油脂光泽，平均折射率1.619（点测），平均相对密度2.978.阿克苏地区青花玉的主要矿物为透闪石，粒度大小以0.03 ~0.1mm为主，结构较为细腻，以新疆和田玉中常见的毛毡状纤维交织变晶结构为主，还具有显微隐晶质结构、纤维束状交织变晶结构和帚状及放射状变晶结构等多种结构特征。除石墨包体外，还含有磷灰石、榍石、褐铁矿、绿泥石等多种矿物包体。　　~2.858之间，稀土总量SREE范围为1.54-10.04mg/kg，大部分样品1/￥1值范围为0.44~3.50，轻、重稀土元素分异不明显，配分模式为水平青花玉在矿物组成、结构构造和化学成分等多方面与新疆和田玉特征完全一致，属于中酸性侵人体与镁质大理岩接触交代成因，子料肯定来自于新疆和田地区或者具有相似地球化学背景的矿床。