新疆粉色软玉的谱学特征及颜色成因研究

唐建磊,王含予

(1.江西应用技术职业学院，江西 赣州 341000；2.广州番禺职业技术学院，广东 番禺 511400)

和田玉因其温润的质地、深厚的文化底蕴一直受到我国人民的喜爱，近年来粉色的和田玉品种，因其特征的颜色为人所关注。粉色是和田玉中的罕见颜色，市场上的粉色和田玉多出自青海及新疆。来自青海的粉色和田玉常呈浅藕粉色到深藕粉色、微透明到半透明外观，在市场上一般被称为藕粉玉，其颜色与微量元素Mn有关[1]，而来自新疆的粉色“和田玉”经测试其主要成分为直闪石，应称为直闪石玉，其颜色也与微量元素Mn有关[2]。

近期市面上出现了一种全新的来自新疆的粉色和田玉，由于数量稀少，目前少有此类和田玉的报道和相关资料。本次研究通过X射线衍射分析测试、显微偏光观察、傅里叶红外光谱测试、拉曼光谱测试及电子探针测试等手段对这种新型粉色软玉的谱学特征和颜色成因进行探究，为后续研究提供相应参考。

1 样品与测试方法

1.1 基本特征

本次研究的粉色软玉样品，是在新疆且末矿区的实地考察中采集到的(见图1)，样品大部分呈淡粉色调，粉色逐渐变淡并最终渐变为白色，通过肉眼观察粉色部位的软玉颗粒感较明显，在切磨加工过程中，明显发现软玉的粉色部位硬度与韧性低于白色部位的软玉。在同一矿区中发现有呈粉色调的未知岩石(见图2)，猜测这种粉色未知岩石对于软玉呈现粉色调具有一定的影响。

图1 淡粉色软玉Fig.1 Light pinknephrite

图2 粉色未知矿物Fig.2 Unknown pink mineral

将采集到的样品进行简单的切磨抛光，得到两块实验样品(如图3)，其中T-1为粉色软玉，Y-2为粉色未知岩石。

图3 实验样品Fig.3 Laboratory samples

1.2 测试方法

X射线衍射分析在中国地质大学(武汉)材化学院粉晶衍射实验室完成，采用的仪器是Bruker AXS 公司的D8-FOCUS的X射线衍射仪。测试条件为：CuKα射线，Ni滤波片，X光管工作电压为40 kV，电流为40 mA，光阑系统为DS=SS=1°；RS=0.3 mm。采用连续扫描的方式，扫描步长0.01°，扫描速度0.05秒每步(0.05 sec/step)，λ=1.540598Å。扫描范围为3°～65°，采用超能探测器。

电子探针成分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利用配备4道波谱仪的JEOL JXA-8100电子探针完成，工作条件为：加速电压 15 kV，加速电流 20 nA，束斑直径 10 μm，所有测试数据均进行了ZAF校正处理，元素特征峰的测量时间为10s，背景测量时间为5s。

拉曼光谱测试在中国地质大学(武汉)珠宝学院珠宝检测中心完成，激光拉曼光谱仪为德国Bruker公司所生产，型号为SENTERRA。测试条件：激发光源为532nm，激光强度为20mW，扫描时间10s，扫描次数3次，分辨率为3～5 cm-1，扫描波段为200 cm-1～3700cm-1，室温20°。

样品的红外光谱采用反射法，在中国地质大学(武汉)珠宝学院的VERTEX80型傅里叶红外光谱仪上完成。测试条件：扫描时间16s，分辨率为4 cm-1，扫描范围(反射)为400 cm-1～4000cm-1，室温20°。

2 结果与分析

2.1 X射线衍射分析

样品的X射线衍射图谱用Xray Run 4.0软件及所附带的ICDD PDF2-2003数据库进行分析处理，测试图谱见图4所示。

图4 样品T-1和Y-2 X射线粉晶衍射测试结果图Fig.4 X-ray powder crystal diffraction test results of sample T-1 and Y-2

样品T-1的主要特征谱线位于14.2589 Å(001)、9.3377 Å(001)、8.3951 Å(110)、7.1253 Å(002)、5.0713 Å(001)、4.7469 Å(200)、4.6713 Å(002)、4.5075 Å(040)、3.2704 Å(240)等处。与标准PDF卡片对比，显示粉色软玉样品的X射线粉末衍射峰与绿帘石标准谱峰(PDF：74-1733)、透闪石标准谱峰(PDF：86-1319)及斜绿泥石标准谱峰(PDF：79-1270)有较高的匹配度。说明粉色软玉样品中含有透闪石、绿帘石和斜绿泥石等矿物。

样品Y-2的主要特征谱线位于8.0794～8.0846Å(100)(200)、5.0079～5.0089Å(002)、4.2511～4.2482Å(100)、4.0422～4.0433Å(200)、3.3401～3.3402Å(101)、3.0315～3.0326Å(104)、2.8625Å(013)、2.7733Å(020) 、2.8639～2.8640Å(600)等处。与标准PDF卡片对比，结果显示未知粉色岩石样品的X射线粉末衍射峰与绿帘石标准谱峰(PDF：74-1733)、黝帘石标准谱峰(PDF：74-1733)、方解石标准谱峰(PDF：83-1762)及石英标准谱峰(PDF：83-1762)有较高的匹配度。说明其矿物成分较为复杂，含有绿帘石、黝帘石、方解石和石英等。

2.2 电子探针分析

对T-1与Y-2进行电子探针测试，每个样品选取两个点位进行测试，测试点位如图5所示。

图5 样品T-1和Y-2电子探针测试点位图Fig.5 The electronic probe test points of sample T-1 and Y-2

样品的电子探针测试结果如表1所示。由于电子探针测试元素范围的局限性(只能测试元素4Be-92U)，有些元素不在测试范围内，加上仪器本身误差，所以测试总量不足100%，但是基本都大于95%，因此测试数据有效。

表1 样品T-1和Y-2电子探针测试结果Table 1 Electron probe test results of sample T-1 and Y-2

测试结果表明，T-1的主要化学成分是SiO2、MgO、CaO，其中SiO2的含量在58%左右，MgO的含量在25%左右，CaO的含量在12%左右，除此之外，还含有少量的Na、K、Fe、Mn等元素。样品Y-2的主要化学成分是SiO2、Al2O3、CaO，还含有少量的Na、Mg、K、Fe、Mn等元素，其中SiO2的含量在40.279～42.55%之间，Al2O3的含量在27.72～31.112%之间，CaO的含量在21.239～22.601%之间。

结合X射线粉晶衍射测试结果，通过判别计算得到各个样品的晶体化学式(见表2)。通过各样品的化学式我们可以看出，样品T-1所测点的化学式与透闪石化学式相符[3]，且粉色调随Mn含量增加而明显变深，样品Y-2所测点的化学式符合绿帘石族的化学通式A2B3[SiO4] [ Si2O7] O (OH)[4]，粉色未知岩石主要矿物为绿帘石，且粉色调随Mn含量增加而明显变深，推测Mn是导致绿帘石呈现粉色的主要原因。

表2 测试样品晶体化学式Table 2 Crystal chemical formula of test sample

2.3 偏光显微镜测试

将样品磨制成0.03mm厚的光片，在偏光显微镜下观察，通过观察发现(见表3)，T-1中主要矿物成分为透闪石，呈纤维状及放射状，极少数大颗粒透闪石斑晶呈柱状或粒状，薄片中颜色为无色，单偏光下正中突起，正交偏光下最高干涉色为Ⅱ级蓝，斜消光，正延性。具有两组完全解理，夹角约为56°，另外含有部分杂质矿物，如方解石、蛇纹石、斜长石、石英等，而未见到绿帘石。Y-2中主要矿物为绿帘石，晶体沿b轴延长呈柱状横断面近六边形，也常呈粒状，但是由于样品发生过强烈的蚀变作用，绿帘石的晶形几乎无法辨别，薄片中样品颜色为淡黄色，单偏光下正高突起，糙面明显，颜色为淡黄色，正交偏光下常呈Ⅱ—Ⅲ级干涉色，干涉色鲜艳明亮，但分布往往不均匀，也可见干涉色呈环带状出现。除此之外还发现有大量泥晶方解石。

表3 样品T-1和Y-2在偏光显微镜下特征Table 3 Characteristics of sample T-1 and Y-2 under polarizing microscope

由以上偏光显微镜观察可知，粉色软玉中主要矿物为透闪石，还发现有方解石、蛇纹石等杂质矿物。未知岩石中主要矿物为绿帘石，且经过了强烈蚀变作用，除此之外还含有碳酸盐类矿物，猜测绿帘石是由于在中酸性岩浆侵入体与白云质大理岩的接触带中，随着热液温度的降低，而发生低温钙质交代的复变质作用而成，并且由于交代不彻底而残留有大量方解石。

2.4 拉曼光谱分析

T-1的拉曼光谱测试结果显示其主要峰位位于：220、392、412、671、928、1026、1057、3674cm-1等处(图6)，与透闪石的标准谱峰基本一致[5]。在这其中671cm-1处附近的拉曼谱峰归属于Si-O-Si对称伸缩振动，3674cm-1处的谱峰是由M-OH的振动引起，1057 cm-1、1026cm-1、928 cm-1附近归属于Si-O伸缩振动，220 cm-1、392 cm-1、412cm-1等归属于晶格振动。

图6 T-1的拉曼光谱图Fig.6 Raman spectrum of sample T-1

2.5 红外光谱分析

图7为T-1的红外光谱测试结果，其主要峰位位于455、548、647、680、758、829、915、998、1064、1145、1281cm-1等处，显示了透闪石的特征吸收谱带[6]。其中最强吸收区出现在548cm-1左右，指派为OH平动的耦合振动。由位于以455cm-1为中心对称的尖锐吸收峰，归属于M位阳离子与O配位的晶格振动的晶格振动。800～600cm-1的频率范围内出现3个强度中等到弱的吸收峰，758、680、647cm-1归属于(Si-O-Si)的对称伸缩振动。1300～800cm-1频区指派为(O-Si-O)和(Si-O-Si)的反对称伸缩振动及(O-Si-O)的对称伸缩振动，这一范围内谱带复杂而且叠加较多，造成了这一频区内吸收带较多，分为位于：1281、1145、998、915、829 cm-1。

图7 T-1的红外光谱Fig.7 FTIR spectrum of sample T-1

3 结论

(1)通过对粉色软玉进行谱学及矿物学测试，表明其主要成分为透闪石、同时X射线衍射测试结果显示其中还含有一定量的绿帘石及斜绿泥石。

(2)X射线衍射测试、电子探针测试及偏光显微镜观察结果显示：粉色未知矿物主要成分为绿帘石，并含有少量黝帘石、方解石和石英，且绿帘石因含Mn而呈现粉色调。

(3)推测粉色软玉的颜色属于次生色，是由于在软玉形成过程中少量含Mn绿帘石混入软玉中而造成的。