莫桑比克天河石的宝石学特征
孟国强;陈美华;王雅玫
【摘 要】以莫桑比克宝石级艳蓝绿天河石为研究对象,利用偏光显微镜、拉曼光谱、电感耦合等离子体质谱仪和环境扫描电镜等测试技术对其宝石学特征进行测试与分析.莫桑比克天河石样品主要由钾长石和钠长石两种矿物组成;其中蓝绿区域主要是钾长石,白区域主要是钠长石;钾长石和钠长石有规律的交生在一起;依据近代宝石学颜成因理论,天河石的颜成因主要有两种观点:(1)Rb和Cs以类质同象替代晶体结构中的K产生心致;(2)Pb以类质同象替代晶体结构中的K产生心致.通过ICP-MS测试发现莫桑比克天河石中蓝绿区域和白区域Rb、Cs、Pb在含量上存在明显差异,推测天河石的致原因可能是Rb、Cs、Pb中的某一种或者两种元素以类质同象替代天河石晶体结构中的K,从而引起结构缺陷,产生心而形成蓝绿.
【期刊名称】《宝石和宝石学杂志》
【年(卷),期】2016(018)004
【总页数】5页(P28-32)
【关键词】天河石;钾长石;钠长石;宝石学特征;莫桑比克
【作 者】孟国强;陈美华;王雅玫
【作者单位】中国地质大学珠宝学院,湖北武汉430074;中国地质大学珠宝学院,湖北武汉430074;中国地质大学珠宝学院,湖北武汉430074
【正文语种】中 文
【中图分类】TS93
莫桑比克天河石颜艳丽、纯正、透明度高，在市场上越来越受到人们的喜爱。目前，国内外对天河石尤其是莫桑比克天河石的研究文献较少，仅有基本矿物学特征和颜成因的少量资料，故笔者以莫桑比克天河石作为研究对象，利用现代测试技术分析其化学成分、结构和矿物种属，有助于人们更好的了解天河石的宝石矿物学特征，为鉴定天河石提供一定的依据。
天河石是微斜长石的绿变种，微斜长石和钠长石有规律地交生在一起，且微斜长石为主要矿物，次要矿物钠长石沿一定方向分布于微斜长石之间。微斜长石属于碱性长石，由K(AlSi3O8)和部分Na(AlSi3O8)类质同象混合组成。在形成过程中，随着温度的降低，完全类质同象钾钠长石的可溶性降低，部分钠长石出溶，形成钠长石的聚片双晶[5]。
1一6年级中秋节手抄报世界上天河石的主要产地有巴西、美国、加拿大和中国等，中国主要分布在四川、内蒙古、云南等[9]。莫桑比克天河石产于莫桑比克的阿尔特里哥纳地区，阿尔特里哥纳是世界上著名的伟晶岩区之一，蕴藏着丰富的水晶、微斜长石等宝石资源。伟晶岩体及其矿体主要呈脉状和透镜状等，规模大，富含石英、微斜长石、钠长石等矿物，伟晶岩年龄为410～560 Ma,是泛非构造运动的产物[4]。
1.1 基本特征
本文具有代表意义的莫桑比克产天河石样品由珠宝学院王雅玫老师在广州质检站检测时所获得,为广州一客户送检样品，编号为T-1(图1)。该天河石样品长4.2 cm，宽2.9 cm，高2.5 cm，整体颜呈蓝绿，白分布其中；玻璃光泽，微透明，可见不平坦状断口，两组解理夹角近90°；相对密度为2.56，折射率为1.52(点测)，无特征吸收光谱；长波紫外光下呈
淡绿，短波下无反应。
1.2 测试方法
天河石的常规宝石学测试在中国地质大学(武汉)珠宝学院实验室完成，拉曼光谱测试是确定样品的矿物种属，电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测试是分析样品常量和微量元素的品种及质量分数，环境扫描电子显微镜(ESEM)测试是观察样品的微形貌结构特征。
激光拉曼光谱测试采用德国Bruker公司生产的SENTERRA型激光拉曼光谱仪，测试条件：采用532 nm激光器，激光能量20 mW，仪器分辨率9～15 cm-1，曝光时间30 s，扫描次数2次，测试时室温25 ℃，空气湿度26.7%。
口袋怪兽金刚石ESEM测试在中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室完成，采用荷兰产Quanta200环境扫描电子显微镜。测试条件：真空模式下仪器分辨率3～5 nm，最大束流2 μA，放大倍数1 000～16 000，加速电压20 kV，主要附件为X射线能量散谱仪(EDS)，探测元素范围Be4～U92，样品表面做喷碳处理。
ICP-MS测试在中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室完成。采用Agilent 7500
a型电感耦合等离子体质谱仪,测试条件：分析用激光剥蚀系统为GeoLas 2005，激光能量70 mJ，频率8 Hz， 激光束斑直径32 μm。
2.1 偏光显微镜下观察
采用偏光显微镜对莫桑比克天河石薄片样品平行和垂直条带方向进行观察(图2)。薄片样品主要有主晶和客晶两种矿物组成，主晶含量多，客晶含量少。在单偏光镜下，主晶为浅红褐，负低突起，两组解理纹，一组完全解理，一组中等至完全解理，两组解理夹角约87°；客晶为无，半自形，自形程度中等，大小500～1500mm，正低突起，两组解理纹，一组完全解理，一组中等至完全解理，两组解理夹角近90°。在正交偏光镜下，主晶的最高干涉为Ⅰ级灰至Ⅰ级灰白，客晶的最高干涉为Ⅰ级灰至Ⅰ级黄白，客晶聚片双晶发育。
微斜长石属于钾钠长石系列的一种，钾长石和钠长石在高温时可以任意比例混溶形成连续固溶体，组成完全类质同象系列，但随着温度的降低，钾长石和钠长石的可混性减弱，固溶体会分解并熔离出钠长石[5]。结合偏光镜下特征，笔者推断客晶为钠长石，下文采用ICP-MS和ESEM测试进一步证实。
2.2 拉曼光谱测试
秀英郑京浩莫桑比克天河石样品中的蓝绿和白区域的拉曼光谱测试结果如图3。相关资料显示，1200～800 cm-1之间的吸收峰反映了硅氧四面体的伸缩振动，760～450 cm-1之间的吸收峰反映了O—Si(Al)—O的弯曲振动和Si—O—Si(Al)的反对称伸缩振动[10]。莫桑比克天河石样品的拉曼光谱主要有7个峰，分别为1 126、750、653、515、477、288、153 cm-1或其附近，其中，515、477 cm-1附近的峰值较强。样品中蓝绿和白区域的拉曼光谱基本相同，与天河石的吸收谱峰一致[6]，通过拉曼光谱不能分析天河石蓝绿和白区域的主要成分。
2.3 扫描电子显微镜
SEM测试对象为样品的新鲜断面，测试前对样品进行喷碳处理。观察结果(图4)显示，天河石样品主要为层状结构，断口为阶梯状(图4b),一组平行解理面(图4c)，解理面较光滑，为一组完全解理。放大到8 000倍，天河石样品仍为致密结构，无颗粒感(图4d)。
对天河石样品中的蓝绿和白区域分别进行了EDS测试，结果如图5所示。天河石样品中蓝绿区域的主要组成元素为O、Al、Si、K，原子数百分比为O∶Al∶Si∶K=52.11∶9.51∶29.53∶8.85，即7∶1∶3∶1，原子式为KAlSi3O7，与钾长石的主要
化学式K(AlSi3O8)基本相同，推测有少量其他未检测到的元素与氧结合成氧化物，使所测氧的含量偏低。综上，天河石蓝绿区域主要是钾长石。天河石样品白区域主要组成元素为O、Al、Si、Na，原子数百分比为O∶Al∶Si∶Na=53.82∶8.09∶9.44∶28.56，即7∶1∶1∶3，原子式为NaAlSi3O7，与钠长石的主要化学式Na(AlSi3O8)基本相同，推测有少量其他未检测到的元素与氧结合成氧化物，使所测氧的含量偏低。综上，天河石白区域主要是钠长石。
2.4 ICP-MS测试
天河石样品中的蓝绿和白区域的ICP-MS测试结果见表1和表2。天河石样品中蓝绿区域的主要成分为钾长石K(AlSi3O8)，含有少量钠长石Na(AlSi3O8)。天河石样品中白区域主要成分为钠长石，基本上不含钾长石，与EDS的测试结果一致。笔者认为，高温下微斜长石是钾长石和钠长石的混熔体，随着温度的下降，钾钠长石的可混性减弱，部分钠长石出熔形成以钠长石为主的白区域。
小学班务工作计划天河石的颜成因目前还没有统一定论。十八世纪，由于天河石的颜与孔雀石相似，矿物学家们认为天河石的颜是由Cu元素所致，该说法盛行一个多世纪。十九世纪末，一些梦见有人拿刀追杀我
矿物学家对不同产地的天河石的成分进行测试，发现乌拉尔等一些产地的天河石并不含有Cu元素，“铜致学说”受到怀疑。依据近代宝石学颜成因理论及研究资料，天河石的颜成因主要有两种观点：(1)Rb和Cs以类质同象替代晶体结构中的K产生心致[1]；(2)Pb以类质同象替代晶体结构中的K产生心致[11]。
莫桑比克天河石样品中蓝绿区域和白区域中含Cu量变化不大，且白区域含Cu量偏高，推测Cu不是天河石产生蓝的原因，Rb、Cs、Pb的质量分数相差巨大，并且Rb(0.152 nm)、Cs(0.167 nm)、Pb(0.119 nm)的离子半径与K(0.14 nm)的离子半径相差不大，推测天河石的致原因可能是Rb、Cs、Pb以类质同象替代天河石晶体结构中的K，从而引起结构缺陷，产生心而形成蓝绿,具体的致元素还有待验证。
(1)莫桑比克天河石样品的外观呈鲜艳的蓝绿，颜艳丽、纯正，透明度较高，蓝绿和白呈格子状相间分布似玉石的粒状外观；晶形完好，两组解理，一组完全，一组中等至完全解理，夹角近90°；折射率为1.52(点测)，玻璃光泽，微透明；不平坦状断口，结构致密，相对密度为2.56；紫外荧光长波下淡绿。
(2)莫桑比克天河石样品主要由钾长石和钠长石组成。其中，蓝绿区域主要是钾长石，少
量钠长石，白区域主要是钠长石，几乎不含钾长石。
(3)莫桑比克天河石样品的拉曼光谱鉴别特征：拉曼光谱主要集中在1 200～100 cm-1，主要有7个峰，分别为1 126、750、653、515、477、288、153 cm-1或其附近，其中515，477 cm-1附近处峰值较强。
(4)莫桑比克天河石样品中蓝绿区域和白区域Rb、Cs、Pb含量相差巨大，推测天河石的致原因可能是Rb、Cs、Pb以类质同象替代天河石晶体结构中的K，从而引起结构缺陷，产生心致。
【相关文献】
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