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本文作者:湯紅云錢偉吉陸曉穎倪俊琳戴正之作者單位:上海市貴金屬寶玉石質量監督檢驗站
青海軟玉礦床有兩種不同的成因類型,一種是含鎂碳酸鹽巖與中酸性侵入體相接觸交代變質而形成的軟玉,當地稱之為“昆侖玉”;另一種是與產于超基型巖體內的圍巖捕虜體接觸帶上或其附近的超基性巖的蝕變交代有關的軟玉,稱為碧玉。青海軟玉主要產于昆侖山脈中段的格爾木市大灶火西南山地區及昆侖山東緣的格爾木納赤臺地區;青海碧玉主要產于海北藏族自治州門源縣境內的祁連山脈[1]。由于未收集到青海碧玉的相關地質資料及研究資料,加之其在市場上所占的份額較小,收集到的樣品數量非常有限。因此,本文對于青海碧玉的地質特征研究有所欠缺,還有待于今后進一步研究。
1.1大灶火西南山軟玉產出的地質特征
本區行政區劃屬青海省格爾木市烏圖美仁鄉管轄,區內交通尚屬方便,從格爾木市沿格茫公路行駛100km,再往南有50km的簡易公路即可到達。本區山勢陡峭,地形切割深,溝谷縱橫,陡坎發育,海拔在3200~4100m之間。本區氣候屬高原干旱-半干旱氣候。以寒冷、多風且變化無常為特點,最低氣溫可達-30℃,最高溫度22℃。區內玉石礦均產于元古界金水口群中巖組與華里西期花崗閃長巖或二長花崗巖接觸帶附近變質作用形成的灰白色方解石或白云石大理巖中,位于斷裂附近礦體與圍巖層理平行產出,說明玉石礦的形成受地層和構造控制,且為華里西期酸性侵入交代變質作用的產物。青海省地質調查院對該區進行的地質普查工作查明并圈定了24條青玉礦體。并根據礦體分布情況將其劃分為6個礦體群。其中,Ⅰ號青玉礦群分布在西溝南東坡一帶,共圈出4條礦體,礦體賦存在下元古界金水口群中巖段與華里西期淺肉紅色斑狀二長花崗巖接觸部位的大理巖中。礦體形態為似層狀,產狀與地層產狀基本一致。各礦體與圍巖層理平行產出,穿插于接觸帶或節理裂隙中,各礦體大部分裸露地表,局部被殘坡積物覆蓋;Ⅱ號青玉礦群分布在西溝腦,共有2條礦體。礦體呈似層狀分布在元古界金水口群中巖組與華里西期斑狀二長花崗巖接觸帶的大理巖中,兩條礦體地表出露較好;Ⅲ號青玉礦群分布于本區中北部的小干溝,圈定了7條玉石礦體,礦體分布于元古界金水口群中巖組大理巖中。礦體形態為板狀或似層狀,產狀與地層產狀基本一致。各礦體與圍巖層理平行產出;Ⅲ-5,Ⅲ-6,Ⅲ-7號礦體大都裸露地表,局部被殘積物覆蓋。Ⅳ號青玉礦群分布中溝中上游西坡,圈定了3條青玉礦體。礦體賦存在鈣質白云石大理巖中。礦體呈似層狀產出,產狀與圍巖基本一致;Ⅴ號青玉礦群分布在哈西亞圖河中下游(東溝)東坡,共有5條青玉礦體,2條出露較好,直接裸露于地表。各礦體均產在灰白色蛇紋石化、硅化大理巖中。礦體形態為板狀,呈層狀產出,礦體產狀與地層產狀基本一致;Ⅵ號青玉礦群位于哈西亞圖河床中下游西坡,有3條青玉礦體,礦體露頭較好,直接裸露于地表。各礦體均賦存于灰白色大理巖中。礦體的形態為板狀,呈層狀產出,礦體產狀與地層產狀基本一致。
1.2納赤臺地區軟玉產出的地質特征
本區位于格爾木市西南,青藏公路沿線一百余公里處的高原丘陵地區,區內交通有國道109線穿越。局部可通行越野車,交通尚屬方便。本區氣候屬高原干旱-半干旱氣候,以干燥、寒冷、多風且變化無常為特點,最低氣溫可達-30℃左右。區內海拔較高,最高海拔為5500m,多在4200m左右。地形切割深、溝谷縱橫、陡坎發育。區內河流多為季節性河流,僅野牛溝常年有水,其余大部分為季節性水系。區內的玉石礦點自西向東依次為:沒草溝玉石礦點(該礦點礦石資源量大約100噸)、拖拉海溝玉石礦點(該礦點礦石資源量約400多噸,現已開采100多噸)、三岔口玉石礦點(該礦點礦石資源量千噸以上,自1994年開始開采)、九八溝玉石礦點(該礦點礦石資源量約100多噸,可供開采利用)。礦體均產出于斷裂附近,大致呈等距離分布(15~20km間距),大多在閃長玢巖體與上元古界萬保溝群碳酸鹽巖組的接觸帶附近。礦體的傾角都比較陡(>50°),而且多在海拔4200m左右的地方。玉石質量較好,并已開發利用,經濟價值可觀,是一良好的玉石成礦區。其中三岔口玉石礦點礦體形態為板狀,呈脈狀、似層狀、透鏡狀產出與閃長巖體接觸帶及其附近,礦體的產狀與地層基本一致,各礦體與圍巖層理平行產出,局部呈漸變過渡關系,大都被殘坡積物所覆蓋;拖拉海溝玉石礦點礦體形態為板狀,呈脈狀、似層狀、團塊狀產出,礦體產狀與地層產狀基本一致,各礦體與圍巖層理平行產出,穿插于接觸帶,大都裸露地表,局部被殘坡積物覆蓋;沒草溝玉石礦點礦體形態為板狀,呈似層狀產出,礦體產狀與地層產狀基本一致,各礦體大都裸露地表,局部被殘坡積物覆蓋;九八溝玉石礦點礦體形態為板狀,呈脈狀、似層狀產出,礦體產狀與地層產狀基本一致,各礦體與圍巖層理平行產出,大都裸露地表,部分被殘坡積物覆蓋。
2青海軟玉的物質成分
2.1化學成分
為了準確地了解青海軟玉的化學成分特征,挑選了白玉、青白玉、青玉、翠青玉、碧玉等不同種類的,具有代表性的10個樣品,對其采用荷蘭帕納科公司(原飛利浦公司)生產的PW4400∕40波長色散X射線熒光光譜儀進行了測試與分析,測試條件:X光管功率為4kW,電流為120mA,電壓為30kV,測試結果見表1,表2。軟玉是含水的鈣鎂鐵硅酸鹽礦物集合體,其主要礦物屬透閃石-陽起石系列,化學分子式為:Ca2(Mg,Fe)5[Si4O11]2(OH)2,其中,Mg-Fe之間可呈完全類質同象替代。其主要化學成分為SiO2,MgO和CaO,還含有少量的FeO,Fe2O3,K2O,Na2O和Al2O3。根據表1,本區軟玉樣品的主要化學成分(SiO2,MgO,CaO)較為穩定,質量分數的變化范圍不大,w(SiO2)為57.09%~60.47%,w(MgO)為21.03%~24.52%,w(CaO)12.05%~14.97%,即w(SiO2)的平均值為58.79%,w(MgO)的平均值為23.68%,w(CaO)的平均值為12.87%,與透閃石的理論值[w(SiO2)=58.80%,w(MgO)=24.60%,w(CaO)=13.80%][2]基本一致,這說明樣品的主要礦物組成為透閃石。此外,根據國際礦物協會新礦物及礦物命名委員會批準的尼克(B.Eleake)“角閃石族命名方案”的規定:Mg/(Mg+Fe2+)=0.90~1.00為透閃石,Mg/(Mg+Fe2+)=0.50~0.90為陽起石,Mg/(Mg+Fe2+)=0.00~0.50為鐵陽起石。筆者對所選10個樣品的Mg/(Mg+Fe2+)進行了計算,結果見表3。從表3可以看出,白玉、青白玉、黑白料、黃口料(青玉)、翠青玉、青玉、碧玉樣品的主要礦物組成為透閃石。由表1可知,次要成分中w(FeO)的變化相對較大,為0.27%~3.55%;w(Fe2O3)較w(FeO)低,變化不大,為0.25%~1.00%;w(Na2O)為0.22%~0.35%,w(K2O)為0.02%~0.70%,w(Al2O3)為0.44%~1.62%,變化均不大。除個別樣品外,次要成分中的w(FeO)<2.0%,w(Fe2O3)<1.0%,w(Na2O)<0.4%,w(K2O)<0.3%,w(Al2O3)<2.0%,這表明次要成分在軟玉中的質量分數很低。從表2可知,其它雜質元素的質量分數均很低,從而進一步說明軟玉的主要礦物組成是透閃石。從表1可知,除個別樣品外,大部分樣品中Mg2+與Fe2+呈互為消長,反映了兩者的類質同象關系。w(FeO)的變化對軟玉的影響非常大,直接影響到軟玉的品種變化,其質量分數有隨著玉石顏色的加深而逐漸增加的趨勢。從表1,表4大致可知,青海軟玉與國內其它產地(新疆、遼寧岫巖、江蘇溧陽、四川汶川、臺灣花蓮)及國外(前蘇聯、加拿大)軟玉的主要化學成分基本相近,但也有少許差別。由于青海軟玉與新疆軟玉(碧玉除外)均產于昆侖造山帶[5],構造地質背景相似,因此兩者的主要化學成分更為接近。
2.2青海軟玉的礦物組成及其光學性質
2.2.1青海軟玉的礦物組成
根據32塊薄片、32塊光片的鑒定分析,青海軟玉的主要礦物組成是透閃石-陽起石系列礦物,以透閃石為主,其質量分數多數大于99%,雜質礦物的質量分數多小于1%,主要有磷灰石、白云石、綠簾石、黃鐵礦、鐵質(氧化鐵)、粘土礦物。雜質礦物的質量分數在包含石斑、石花、絮狀物等雜質物質較多的品種中有所增加。碧玉的副礦物與超基性巖有關,主要為鉻鐵礦。為了準確確定青海軟玉的主要礦物組成,選擇了10個具有代表性的青海軟玉樣品,采用日本D/MAX2500PCX射線衍射儀對其物相進行了分析,測試條件:Cu靶,電壓為50kV,電流為120mA,掃描范圍3°~90°,掃描速度為10°/min,結果見圖2。由圖2可知,青海軟玉樣品的主要粉末衍射譜線與透閃石的主要粉末衍射譜線基本相似。標準透閃石的主要粉末衍射譜線依次為8.400(110),3.110(310),3.270(240),2.703(151),故青海軟玉的主要礦物組成為透閃石。利用NicoletNEXUS型傅里葉變換紅外光譜儀對前述10個青海軟玉樣品進行了測試分析,測試條件為:漫反射,分辨率為8cm-1,掃描64次,掃描范圍為400~2000cm-1,如圖3,圖4所示,指紋區內由Si-O,Si-O-Si伸縮振動和彎曲振動所致紅外吸收譜帶證實了青海軟玉的主要礦物成分為透閃石。
2.2.2青海軟玉組成礦物的光學特征
在偏光顯微鏡下,透閃石為無色,正中突起,最高干涉色Ⅱ級橙黃,一般為Ⅰ級黃白。其橫切面呈菱形,兩組解理發育,解理角為56°,124°。大多為斜消光,消光角Ng′∧c′在18°~20°之間。橫切面呈對稱消光,沿柱面方向為正延性。呈長柱狀、針狀、纖維狀、微細纖維狀[6](圖5中的a,c,d,g,h,i,l)。磷灰石為無色、正中突起、Ⅰ級灰干涉色、呈柱狀、六邊形、自形、半自形晶。黃鐵礦為黑色、不透明、呈自形、半自形(正方形、長方形、三角形、五角形粒狀斷面)。鉻鐵礦為褐黑色,除晶粒邊緣及較薄的晶粒外幾乎不透明。晶粒邊緣及較薄晶粒微透明,顯褐紅色。自形粒狀。受應力作用發生碎裂,碎塊有輕微位移。周邊可見壓力影(圖5k)。綠簾石為綠色,多色性顯著,正極高突起,糙面顯著,干涉色鮮艷、明亮但分布不均勻。微粒狀集合體呈不規則狀(圖5e)。粘土礦物為無色,正中突起,Ⅰ級灰干涉色,隱晶狀集合體呈不規則狀分布在透閃石礦物顆粒的表面、間隙及邊緣(圖5b)。鐵質(氧化鐵)為褐黑色,不透明。尖點狀集合體呈不規則狀、脈狀分布,常與微粒狀綠簾石混雜(圖5j)。白云石為閃突起顯著,高級白干涉色。其粒狀殘晶局部零星分布,邊緣被透閃石纖維狀晶侵蝕交代呈港灣狀(圖5f)。
3結論
(1)青海軟玉礦床以含鎂碳酸鹽巖與中酸性侵入體相接觸、交代變質而形成的軟玉———“昆侖玉”為主,主要產于昆侖山脈中段的格爾木市大灶火西南山地區及昆侖山東緣的格爾木納赤臺地區。大灶火西南山軟玉礦產于元古界金水口群中巖組與華里西期花崗閃長巖或二長花崗巖接觸帶附近變質作用形成的灰白色方解石或白云石大理巖中,位于斷裂附近礦體與圍巖層理平行產出。玉石礦的形成受地層和構造控制,且為華里西期酸性侵入交代變質作用的產物;納赤臺地區軟玉礦體均產出于斷裂附近,大致呈等距離分布(15~20km間距),大多在閃長玢巖體與上元古界萬保溝群碳酸鹽巖組的接觸帶附近。礦體的傾角都比較陡(>50°),而且多在海拔4200m左右的地方。各礦區礦體形態多為板狀或似層狀,產狀與地層產狀基本一致,礦體與圍巖層理平行產出,礦體大都裸露地表,局部被殘坡積物覆蓋。(2)青海軟玉的主要化學成分為SiO2,MgO,CaO;其質量分數較為穩定,變化范圍不大,w(SiO2)的平均值為58.79%,w(MgO)的平均值為23.68%,w(CaO)的平均值為12.87%,與透閃石的理論值[w(SiO2)=58.80%,w(MgO)=24.60%,w(CaO)=13.80%]基本一致。次要成分在軟玉中的質量分數很低,其它雜質元素的質量分數均很低。大部分樣品中Mg2+與Fe2+呈互為消長,反映了兩者的類質同象關系。w(FeO)的變化對軟玉影響非常大,直接影響到軟玉的品種變化,其含量有隨著玉石顏色的加深而逐漸增加的趨勢。(3)青海軟玉的主要礦物組成是透閃石,其質量分數多數大于99%,雜質礦物質量分數多數小于1%,主要有磷灰石、白云石、綠簾石、粘土礦物、鐵質、黃鐵礦、鉻鐵礦(碧玉)。雜質礦物的質量分數在包含石斑、石花、絮狀物等雜質較多的品種中有所增加。碧玉的副礦物與超基性巖有關,主要為鉻鐵礦。透閃石多呈長柱狀、針狀、纖維狀、微細纖維狀。