详解新疆和田玉的组成矿物与特征——王建泉

王哥评文化收藏 2024-03-24 21:56:05

中国玉文化源远流长,和田玉从古至今就得到了大量的应用。通过近年来学者的研究成果显示,新疆和田玉主要是由透闪石-阳起石组成的集合体。本文针对蚀变超基性岩型和田玉和蚀变碳酸岩型和田玉两大类的组成矿物与特征进行系统、全面的阐述。

和田玉原石

通过偏光显微镜、电子探针、红外光谱、拉曼光谱、X射线粉晶衍射仪、扫描电镜等仪器对和田玉进行分析研究,和田玉是由透闪石-阳起石组成,含量可占95%以上。次要矿物有透辉石、方解石、磷灰石、绿帘石、绿泥石、黝帘石、石墨、葡萄石、氟碳钙铈矿、六硅酸镁、金云母、黑云母、镁橄榄石、蛇纹石、石英、斜长石、锆石、楣石、黄铁矿、磁黄铁矿、石榴子石、褐铁矿、铁质氧化物和锰质次生物等,其碧玉中还存在铬铁矿等矿物。

和田玉玉雕

01、新疆和田玉的主要矿物

和田玉的主要组成矿物为透闪石-阳起石(Ca₂(Mg,Fe)5[Si4O₁₁](OH)₂)。其中透闪石-阳起石含量达95%以上。蚀变超基性岩型和田玉(碧玉)中一般阳起石含量较高,蚀变碳酸岩型和田玉中主要由透闪石组成,阳起石较少;通过各种检测仪器对组成和田玉的主要矿物透闪石进行测试分析,并对其形态、化学成分、光谱特征等特征进行总结。

01-1、偏光显微镜测试分析

将和田玉切成薄片,置于偏光显微镜下观察其矿物特征。镜下观察可见和田玉主要由透闪石组成,含量占95%以上。构成和田玉的主体透闪石主要为纤维状透闪石,纤维状透闪石颗粒十分细小,有的在高倍显微镜下仍无法分辨其颗粒边界,纤维状透闪石主要形成结构细腻的高品质和田玉。除此之外,还可以观察到粒径介于0.01—0.03mm之间的柱状透闪石矿物,此种粒度的透闪石构成的和田玉结构则稍粗。

和田玉中的透闪石颗粒(正交偏光)

01-2、 电子探针测试分析

将和田玉进行电子探针实验获得蚀变超基性岩型和田玉(碧玉)和蚀变碳酸岩型和田玉两大类的化学成分组成。

蚀变碳酸岩型和田玉角闪石矿物的主要化学组成为SiO₂、CaO和MgO,FeO含量较低。SiO₂质量分数平均值为57.27%, CaO和MgO的质量分数平均值分别为23.26%和13.26%, 与透闪石的理论值相近。根据Mg²⁺/(Mg²⁺+Fe²⁺)比对角闪石进行种属划分,结果显示该蚀变碳酸岩型和田玉主要由透闪石组成,为透闪石质玉石。和田玉中SiO₂、CaO和MgO较透闪石理论值偏低,可能与不同占位中一系列的类质同象替代有关, 如T位中的Si-Al替代, M位中的Mg-Fe替代等。和田玉中透闪石矿物FeO含量很低,且可以看到从白玉到青玉, FeO的含量逐渐升高, 表明青玉主要由FeO致色。

蚀变超基性岩型和田玉(碧玉),根据Mg²⁺/(Mg²⁺+Fe²⁺)比对角闪石进行种属划分, 该研究地区蚀变超基性岩型和田玉中角闪石既存在透闪石,也存在阳起石,为透闪石-阳起石质玉石。蚀变超基性岩型和田玉中的FeO、NiO含量较蚀变碳酸岩型和田玉要高,而SiO₂和MgO含量则相对降低。碧玉的绿色主要由Fe²⁺和Cr³⁺综合作用所致。

01-3、红外光谱测试分析

红外光谱分析是珠宝质检站检测和田玉样品的有效手段,其本质是检测透闪石的特征红外光谱。

蚀变碳酸岩型和田玉的红外透射图像可观察在400-1200cm⁻¹之间的峰形十分相似, 且峰的位置也近乎一致,主要集中在400-550cm⁻¹、650-800cm⁻¹、900-1200cm⁻¹,3600-3700cm⁻¹四个范围内。具体分布于 419cm⁻¹、465cm⁻¹、510cm⁻¹、686,757cm⁻¹,952cm⁻¹,953cm⁻¹、998cm⁻¹、1060cm¹,1105cm⁻¹、3674cm⁻¹峰位附近,这些峰值与透闪石理论值较好吻合,证明样品为透闪石集合体。

蚀变超基性岩型和田玉(碧玉),在中红外波数范围内依次出现3600-3700cm⁻¹、850-1100cm⁻¹、600-800cm⁻¹和400-600cm⁻¹四个主要红外吸收谱带,其位置强度以及谱峰数目与角闪石的标准图谱均非常吻合,表明所有样品均主要由角闪石矿物所组成。

在蚀变碳酸岩型和田玉的红外光谱中,3663-3670cm⁻¹之间有一个尖锐、独立的OH伸缩振动吸收带,这个吸收带的位置相对比较稳定,但在蚀变超基性岩型和田玉(碧玉)的红外光谱中有的演变成3666cm⁻¹和3657cm⁻¹双峰,这是阳起石的典型吸收峰,结合低频区吸收峰判断为阳起石,与前面电子探针的分析结果是一致的。

01-4、拉曼光谱分析

和田玉的拉曼光谱可与红外光谱互为补充,可通过透闪石的拉曼特征峰来确定是否为和田玉。测试拉曼光谱分析,组成矿物为透闪石,其中123cm⁻¹、179cm⁻¹、225cm⁻¹、348cm⁻¹、370cm⁻¹、396cm⁻¹、530cm⁻¹、676cm⁻¹、931cm⁻¹、1031cm⁻¹、1061cm⁻¹、3677cm⁻¹为透闪石的拉曼特征谱峰。

和田玉的拉曼光谱 波数cm⁻¹

01-5、X射线粉晶衍射测试分析

X射线粉晶衍射分析将和田玉破碎并研磨至200目的粉末,对粉末的所有矿物成分进行定性研究。

蚀变碳酸岩型和田玉的XRD图中的峰形、峰位、峰强大致相同,峰位和d值与透闪石的标准衍射数据相吻合,仅存在部分峰位的偏移和峰强的略微变化。这表明主要组成矿物为透闪石,除此之外还存在少量的其他矿物,可根据其峰位和d值来确定其他杂质矿物的物相成分。

蚀变超基性岩型和田玉(碧玉),测试显示衍射的波峰峰位和强度与国际衍射数据中心的透闪石、阳起石相吻合,样品的矿物组成主要为闪石玉。

01-6、扫描电镜测试分析

利用扫描电镜可以在微米尺度观察组成和田玉的透闪石晶体的形态及晶体之间的排列组合方式。透闪石主要呈纤维状,主要有纤状变晶结构和斑状变晶结构。

扫描电镜纤维交织结构

在扫描电镜形貌图像中,也常见片状晶体。这种晶体片直径可大于数百微米, 厚度最小可远小于1μm,往往呈平行堆积,结构致密,可整体卷曲。

02、新疆和田玉的次要矿物

新疆和田玉中的次要矿物可造成和田玉结构不均匀,并导致僵、棉和黑点的出现。次要矿物虽然含量较小,但种类繁多,包括透辉石、方解石、绿帘石、磷灰石、绿泥石、黝帘石、石墨、褐帘石、锆石、楣石、金红石、黄铁矿、磁黄铁矿、磁铁矿、镁橄榄石、石榴子石、葡萄石、氟碳钙铈矿、六硅酸镁、金云母、石英、斜长石、铁质氧化物、锰质次生氧化物等,除此之外,碧玉中常含有铬铁矿和钙铬榴石等副矿物。

和田玉玉雕

次要矿物在正交偏光显微镜下观察一般不超过5%,呈自形或他形分布于主体之中。重砂实验分析中可见锆石、楣石、金红石、黄铁矿、方铅矿、自然铅、钛铁矿、磁铁矿、磁黄铁矿、石榴子石、金属球粒等重矿物。

02-1、透辉石

单偏光镜下为无色,晶体呈粒状、柱状,粒度约为100—1000μm,具近正交的辉石式解理。呈正中-高突起,正交偏光镜下可见鲜艳的2级蓝绿干涉色。透辉石是塔什萨依和英格里克和田玉中常见的杂质矿物之一,常以单颗粒、较完整晶体的形式存在于透闪石基质中, 并被透闪石交代,常见细小透闪石矿物颗粒沿透辉石裂隙充填,说明透辉石形成早于透闪石。

和田玉中的透辉石(正交偏光)

02-2、方解石

单偏光下无色,正中突起-负低突起,正交偏光镜下呈高级白干涉色。半自形,粒状,菱形解理明显,沿矿物颗粒边缘和裂隙被纤维状透闪石部分或完全交代,属于早期矿物。

和田玉中的方解石(背散射图像)

和田玉中的方解石往往是镁质大理岩热液蚀变形成透闪石时的残留物,但保留在和田玉中的相对较少。同时也存在和田玉形成晚期时的细脉状方解石。

02-3.磷灰石

自形程度较好,呈柱状或不规则粒状。单偏光下为无色, 正中突起, 正交偏光镜下呈1级灰干涉色。有时可见六边形的横断面,被纤维状透闪石交代。托克布拉克的和田玉中磷灰石的含量可以达到2%左右,粒度0.1—0.2mm,在矿物薄片中有些呈他形粒状,具浑圆外观;有些自形程度较好, 略具几何外形。磷灰石多已被交代,有些磷灰石的内部有星点状产物;有的磷灰石被透闪石沿裂隙交代,只残留磷灰石假象,正交偏光下可见细小纤维状透闪石的2级蓝至蓝绿干涉色。

和田玉中的磷灰石(正交偏光)

重砂分析中可见磷灰石主要为无色及不均匀灰色,呈次浑圆柱状、柱粒状及次棱角块状,透明,部分有铁质浸染现象, 粒径为0.01—0.25mm。

02-4、绿帘石

绿帘石呈柱状,粒状分布于纤维状透闪石中。单偏光下无色, 正高-正极高突起,正交偏光镜下最高干涉色为2-3级。常见为半自形柱状或粒状,沿矿物边缘被纤维状透闪石交代,属早期形成矿物。绿帘石是赛地库拉木青玉中常见的杂质矿物,在玉质中以白斑或白点的形式存在, 并影响青玉的均一性。

和田玉中的绿帘石(正交偏光)

02-5、绿泥石

单偏光镜下无色,正交偏光镜下1级灰白干涉色,是青玉中常见的杂质矿物。绿泥石多为透闪石后期蚀变即绿泥石化作用产生,也存在早期片状绿泥石被主体纤维状角闪石穿插现象。

和田玉中的绿泥石(正交偏光)

绿泥石是和田玉中常见的杂质矿物之一,主要包括斜绿泥石和叶绿泥石。和田玉中绿泥石的出现往往与透闪石的分布有关,即绿泥石多由透闪石蚀变形成,保留透闪石的原始形态,或以环边状结构出现在粗粒、柱状透闪石周围。

02-6、黝帘石

单偏光下无色,正高突起,正交偏光为1级灰干涉色,常见灰蓝-靛蓝色异常干涉色。黝帘石常晚于透闪石形成,薄片中也可见黝帘石变斑晶被透闪石脉切割及黝帘石之间的相互穿插。这表明黝帘石形成于不同期次。早期形成的黝帘石干涉色较低,晚期形成的黝帘石以细脉状穿插早期黝帘石生长。是塔什萨依和田玉中最常见的次要矿物之一,在若羌和田玉中也有发现。

和田玉中的黝帘石(正交偏光)

02-7、石墨

呈细小片状分布于纤维状透闪石中,单偏光与正交偏光下均不透明, 呈黑色,反射光下具银白色金属光泽。

02-8、褐帘石

柱状自形褐帘石常存在于英格里克和田玉中,部分被细粒透闪石替代呈现交代残余结构。赛地库拉木和田玉在显微偏光镜下未见,背散射图像中可见少量褐帘石分布,呈他形,含多种稀土元素,因粒径太小无法获得电子探针数据。

和田玉中的柱状褐帘石(正交偏光)

02-9、葡萄石

在塔什萨依和田玉中,葡萄石以单晶包裹体出现在和田玉中。在若羌英格里克和田玉中,可见葡萄石被透闪石交代。

英格里克和田玉中被透闪石交代的葡萄石呈残余结构(背散射图像)

02-10、氟碳钙铈矿

在塔什萨依和田玉的背散射图像中,常见高亮度针点状矿物,经电子探针定性测定,为氟碳钙铈矿。若羌青玉中同样也存在氟碳钙铈矿,这表明阿尔金山和田玉中可能普遍存在氟碳钙铈矿。

02-11、六硅酸镁

和田玉中透辉石被交代后形成较暗的、不规则斑块。测试斑块成分,与六硅酸镁的理论分子式2MgO⋅6SiO₂⋅xH₂O接近。偶见于且末塔什萨依和田玉中。

02-12、金云母

单偏光下浅黄色,具定向性。偶见,含量高时可达3%。在塔什萨依金山玉矿富含金云母的较常见。

02-13、黑云母

和田玉中偶见。

02-14、镁橄榄石

镜下少见,仅在电子探针中得到数据。

02-15、蛇纹石

薄片中较常见,呈纤维状,单偏光下无色,正低突起。正交偏光下,为1级灰白到黄白干涉色。

和田玉中的蛇纹石(正交偏光)

02-16、石英

石英在多个产地和田玉中均有发现。

02-17、斜长石

斜长石在新疆和田玉矿中少见。

02-18、铁质氧化物

为铁的氧化物,单偏光下呈红褐色,正交偏光下为黑色,沿透闪石裂隙向两侧浸染分布。呈黑点状、次生网脉状或以局部褐铁矿化形式分布在玉石中,一般为表生矿物。含量较高时,呈棕黑色,向赋存的微裂隙两侧扩散呈淡黄色。

02-19、锰质次生物

利用扫描电镜能谱仪分析和田玉中的苔藓状黑色次生物,为锰的氧化物,以高锰、无铁为特征。

02-20、铬铁矿

蚀变超基性岩型和田玉(碧玉) 中特有的副矿物,呈粒状,粒度大小不一,约为50—500μm,单偏光下呈红色或褐红色,反射光下黑色,带有褐色色调,金属光泽不强。

碧玉中的铬铁矿(正交偏光)

电子探针的数据表明,根据化学成分的含量,可以将碧玉中的铬铁矿分为镁铁-铬铁矿和铁-铬铁矿。铬铁矿是超基性岩的一种标志性矿物。和田碧玉中Cr₂O₃的质量分数高达45%—65%,而且FeO的质量分数也相对较高,这对分析其原岩的特点和类型有一定的意义。

和田玉玉雕

03、作者简介

姓 名:王建泉

资 质:珠宝鉴定师、钻石分级师 、NGTC 宝石学家。

执业资格:人社部中级贵金属首饰与宝玉石检测员。

社会职务:黑龙江省玉文化研究会 宝玉石专业委员会 主任。

哈尔滨商业大学管理学院 宝石与材料工艺学 客座教授。

研究方向:中国玉文化进程与古代玉器材质溯源和矿物的宝石学性质研究。

作者:王建泉

著作有《玉璇玑的探讨与研究》一文,详细阐述了从古至今学者对玉璇玑用 途的探讨,提出了新的观点并加以论证。发表于国家级期刊《科学与生活》2021 年 28 期上;论文《探讨桃山玉的发展前景》,从材料学,矿物学和工艺学等角 度对桃山玉进行了系统而深入的分析与研究,提出了一些新观点与认识;并以此 为基础对桃山玉作了全面的介绍。该篇论文发表在国家级期刊《科学家》2022 年 第 6 期上。

在宝石学家王建泉的头条号和个人图书馆上推出了《彩色宝石的鉴定方法》、《田玉的鉴定与质量评价》、《八大产地玉料在古代玉器中的使用状况》、《古代玉器特征解析》、《仿古玉器研究》、《新石器时代泛红山文化发展历程》、《吉林与黑龙江地区新石器时期玉器的研究》、《黑龙江小南山遗址出土玉器研究》等文章 450 多篇,300 多万字。阅读量 100 多万人次,深受广大宝友喜爱,因发布内容优质,被头条号认证为优质文化领域创作者。

注:部分文字和图片来源于《中国新疆和田玉》、《中国和田玉》和《系统宝石学》以及网络软文等。欢迎广大玉友提出宝贵意见。如转载需标注来源。

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