初探华阳川地区天河石致色机理

杨蓉 胡海燕

摘要：天河石，属于碱性长石系列，物如其名，天河石的颜色整体呈现出从蓝到绿，如天空、如河水，但仔细观察可发现，天河石内部一般并非均匀的蓝绿色，而是白色和蓝（绿）色两种颜色交织形成，两者有规律地交生在一起，蓝绿色部分含量越高，天河石整体越纯粹美丽。本文以华阳川地区天河石为研究对象，通过实验，结合前人研究，对其致色机理进行探讨。

天河石，又名亚马逊石，是微斜长石的亮绿到亮蓝绿的变种，颜色以蓝色和蓝绿色为主，半透明至微透明，与翡翠相似，但又因其有常常绿色和白色格子色斑可以区别于翡翠。一直以来，天河石以琢型精美的工艺形态，以戒面或雕刻品的身份出现于大众的视野，且颜色为纯正的蓝色、翠绿色，质地明亮，透明度好，解理少的天河石可做为翡翠的代用品。相对来说，由于产量的限制，天河石的研究程度并不高。位于小秦岭华阳川地区的花岗伟晶岩中发育天河石，本文选取该区作为研究对象，主要对其中分布的天河石进行探究。

1.地质背景

华阳川位于华北地块南缘（冲褶带）太华断隆，是秦岭造山带北部边缘的重要组成部分，西起陕西老牛山，东至河南灵宝-朱阳盆地西北边缘，北以近东西向的太要断裂带为界，南以小河断裂带为界，经历了复杂的岩浆构造演化和变质作用，成矿区带属于古亚洲成矿域（叠加滨太平洋成矿域），华北（陆块）成矿省，华北陆块南缘Fe-Cu-Au-Pb-Zn-Au-Cu -Pb-Zn-铝土矿-硫铁矿-萤石-煤成矿带，太华台拱太古宙-燕山期Au-U-Pb-Fe-W-石墨蛭石成矿亚带（陕西地质志，2013），也是我国重要的金、钼、铀矿产地之一（Cheng and Kynicky et al.， 2010; 王江波与李卫红等， 2013; 张兴康与叶会寿等， 2015）。含天河石伟晶岩只要分布于华阳川甘沟一带，在华山岩体及太古代片麻岩接触部位展布。

2.华阳川地区天河石矿物学及岩相学特征

天河石寄主岩石为花岗伟晶岩，该花岗伟晶岩主要由斜长石（35%-45%），石英（25%-35%），白云母（<2%），磁铁矿（<1%），天河石（5%-20%）以及其他副矿物组成。显微镜下，天河石寄主岩石具伟晶结构，可见斜长石、石英、条纹长石以及少量的白云母。内部分布的天河石呈规则板状、长柱状，粒径0.6-2cm×2.5-4cm，最大可达2cm×6cm。晶面上可见白色平行排列的条纹。

选择新鲜的天河石样品，磨制薄片，放于显微镜下观察。天河石由主晶和嵌晶两部分构成以条纹交织结构，主晶单偏光下无色透明，负低凸起，正交镜下呈一级灰色，无多色性，内部发育交织规则的、明暗相间的格子双晶，宽度较大，一般可达100-150μm。嵌晶单偏光下呈无色透明，负低凸起，正交镜下呈一级灰干涉色，无多色性，宽度一般为40-80μm，内部双晶不发育。主晶与嵌晶延长方向相同，各自具有一致的光性方位，正交光下各自同时消光。

3.华阳川地区天河石化学成分

根据探针结果显示，该区天河石主晶的主要化学成分为SiO2（平均63.306%），Al2O3（平均17.456%）以及K2O（平均16.360%），含少量的Na2O（平均0.382%），其他成分的质量分数都很低，其矿物成分以钾长石为主（96.2%-97.2%，）钠长石次之（2.8%-3.8%），不含钙长石。嵌晶的主要化学成分为SiO2（平均68.009%），Al2O3（平均18.746%）以及Na2O（平均10.819%），矿物成分上以钠长石为主，含少量的钾长石（0.4%-0.7%）和钙长石（0.4%-2.0%），K2O含量（平均0.079%）及其他成分的质量分数都很低。

4.华阳川地区天河石致色机理探讨

对于矿物来说，其颜色的形成往往是由于电子内部跃迁、离子间电子转移、带隙跃迁、色心中的一种。一般情况下，钾长石呈肉红色，也可见黄白色、白色或灰色，然而天河石中却显现出特别的蓝绿色，其成因问题多年来也是学术界争论的热点。从铜致色理论，到铷染色学说，再到“铁染色学说”、“铅染色学说”，相关理论层出不穷。直至現在，天河石的成因也并没有完全统一的认识，但多被认为是内部含有铷、铁、铅等元素混入造成晶格缺陷，形成“色心”所致（崔云昊， 1985）。色心，是矿物中存在着晶格缺陷，这种缺陷是由于其化学组成中某种元素过剩或不足或存在杂质阳离子或晶格因外力产生机械变形所造成。樊行昭对山西交城西榆皮天河石样品进行研究，发现绿色部分中微量元素Rb质量分数高，白色部分低，加热后退色，用紫外荧光灯照射又恢复到原来的颜色，认为是Rb元素和色心致色，因此得出西榆皮天河石Rb质量分数低，所以颜色浅的结论;余红军等（2018）在Hofmeister等研究的基础上采用热处理实验、显微紫外可见吸收光谱、显微红外吸收光谱对天河石进行测试发现，天河石位于380 nm色心、625 am色心和740 nm色心浓度在加热时会降低，辐照后会升高，都是与空穴相关的色心。华阳川天河石的，结合前人研究，华阳川地区天河石颜色呈绿色，可能为其内部色心相关。

5.结论

1）华阳川地区含天河石分布于伟晶岩中脉中，该花岗伟晶岩主要由斜长石，石英，白云母，磁铁矿，天河石以及其他副矿物组成;天河石主要由蓝绿色的钾长石和白色的钠长石构成，共同构成条纹长石。

2）天河石致色理论经过“铜致色理论”，铷染色学说，“铁染色学说”、“铅染色学说”，“色心”等，华阳川地区的天河石的成因可能与其内部色心相关。

参考文献：

[1]樊行昭，游益彬.山西交城西榆皮天河石呈色机理的研究[J].太原理工大学学报，2004，35（1）：89-91.

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[7]崔云昊.天河石颜色之谜[J].地球，1985（1）.

基金项目：陕西国际商贸学院校级科研项目（编号：SMXY202025）资助。

第一作者简介：杨蓉，（1990—），女，讲师。研究方向：矿物学基础，观赏石研究。E-mail： yangrong628@126.com。

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