新疆、青海、俄罗斯糖白玉的宝石学特征对比分析

为了查明新疆、青海、俄罗斯三地所产糖白玉的结构、成分和成因差异,在观察原料外观特征的基础上,采用常规宝石学方法、偏光显微镜、X射线粉末衍射仪和电子探针研究新疆、青海、俄罗斯糖白玉样品,从结构类型、矿物组成、化学成分和成因特征等方面进行对比分析。结果表明,以上三地糖白玉的主要矿物组成均为透闪石,次要矿物组成则各有不同。新疆、俄罗斯糖白玉以毛毡状变晶结构为主,青海糖白玉以纤维状变晶结构和纤维-隐晶质变晶结构为主;初步认定以上三地糖白玉的糖色为次生色,主要由褐铁矿导致。结合相关地质背景和风化作用特征,推测以上三地糖白玉不同的外观特征主要受玉体成矿后期和成矿期结束后周围环境变化的影响。     

新疆若羌—且末戈壁料软玉的地球化学特征及成因类型研究

新疆和田透闪石集合体(软玉)矿带长约1300km,是世界上最大的软玉矿带。除传统上认识的山料和籽料外,在新疆若羌—且末地区也分布着大量的戈壁料软玉。以往对戈壁料软玉的研究主要集中在肉眼鉴定以及与人工仿制品的区别,对其来源、年龄以及成因类型等研究尚未开展。本研究采用电子探针、电感耦合等离子体质谱、氢氧稳定同位素质谱以及SHRIMP U-Pb测年等技术对若羌戈壁料的化学成分、矿物组成及年龄进行研究,在此基础上明确其成因类型。测试结果表明,若羌戈壁料主要由纤维状透闪石和阳起石(95%)组成,并含少量(5%)磷灰石、透辉石、绿帘石、铬铁矿等矿物。戈壁料颜色主要有深绿色、绿色、黄绿色、白色,除白色以外的颜色与其中的FeO含量(0.48%～2.92%)有关。样品全岩的化学成分与透闪石晶体化学组成类似,全岩稀土配分模式显示Eu负异常(δEu=0.09～0.66),LREE富集,HREE平坦,稀土总量(6.93～115.93μg/g)、Cr(68.8～119μg/g)、Ni(16.4～38.8μg/g)较低。戈壁料成矿流体中氢同位素δD为-24.94‰～-56.83‰,平均值为-40.14‰,显示其主要由岩浆水、大气降水组成。从戈壁料样品中分离出的锆石SHRIMP U-Pb年龄有四组(40～60Ma、480Ma、785Ma和1450～2460Ma),这些年龄可以约束戈壁料的形成时代。戈壁料软玉的地球化学和成矿流体组成与已报道的典型的镁质矽卡岩矿床中的软玉组成类似,其中400Ma左右的成矿年龄与报道的大部分和田区域的成矿年龄一致,多组成矿年龄也显示了软玉多期次成矿的特点。     

新疆且末碧玉矿的成因研究

以往勘察和研究显示,在新疆和田及其附近地区主要出现与大理岩相关的软玉(和田玉)矿床,而与蛇纹岩有关的软玉(碧玉)矿床尚未有明确报道。笔者通过两年多的野外勘察和室内实验分析,新近在且末县阿尔金断裂附近发现一定规模可开采的碧玉矿床,对其中碧玉样品进行了主量元素、微量元素、电子探针、氧同位素和成矿年龄等方面的研究。岩相学研究显示其主要组成矿物是阳起石和透闪石,全岩的Mg/(Mg+Fe~(2+))=0.83~0.89,Cr_2O_3=0.08%~1.65%,Ni O=0.14%~0.22%,δ~(18)O=15.2‰~15.4‰,经与世界上已发现的碧玉矿床进行对比并结合野外观察,确定该矿床是一种与蛇纹岩有关的碧玉矿床。蚀变闪长岩(δ~(18)O=14.3‰~14.7‰)、大理岩围岩(δ~(18)O=15.2‰~15.9‰)和透闪石(δ~(18)O=15.3‰)具有相似的氧同位素组成,表明它们很可能经历了同样的流体蚀变作用。根据蚀变闪长岩(Cr=107×10~(-6)~155×10~(-6),Ni=53.5×10~(-6)~85.8×10~(-6))和大理岩(Cr=2 036×10~(-6)~2 415×10~(-6),Ni=1 403×10~(-6)~1 933×10~(-6))中的Cr、Ni元素含量判断,碧玉中大量的Cr(867×10~(-6)~2 418×10~(-6))和Ni(960×10~(-6)~1 662×10~(-6))很可能来自于蛇纹岩中的流体。对碧玉的主要围岩蚀变闪长岩进行的锆石SHRIMP U-Pb年龄测试结果分别为267±14 Ma(n=5)和272±14 Ma(n=6),与碧玉密切共生的黑云母的Ar-Ar坪年龄为260.6±1.5 Ma。鉴于蚀变闪长岩的形成时代与黑云母年龄数值在误差范围内一致,花岗岩、大理岩和碧玉的氧同位素值接近,同时碧玉的Cr、Ni元素含量较高,因此推断碧玉的物质来源很可能是蚀变闪长岩和大理岩,而成矿流体是由蚀变闪长岩中的岩浆水、蛇纹岩中活化的流体和大气降水组成。     

世界范围内代表性碧玉的矿物特征和成因研究

由于碧玉的样品来源、测试技术单一,有关碧玉的成因及其与大理岩型软玉之间的成因差别都不明确。本文采集了我国青海、俄罗斯、加拿大、新西兰、巴基斯坦等全球代表性碧玉样品,采用显微镜观察、X射线粉晶衍射、电子探针、电感耦合等离子体质谱和稳定同位素质谱等技术进行岩相学、矿物组成、微量和主量元素、氢氧同位素测试,对碧玉的成因进行综合分析,同时和澳大利亚大理岩型软玉进行对比性研究,以明确两种类型的软玉之间的成因差别。碧玉样品测试结果表明:(1)碧玉的主要组成是透闪石,次要矿物有石英、滑石、黑云母、铬铁矿、石墨、石榴石等;(2)氢氧同位素组成(δD值-69. 763‰～-29. 251‰,δ~(18)O值4. 7‰～13. 4‰)显示由明显的变质水组成;(3)全岩Fe~(2+)/(Mg+Fe~(2+))值为0. 11～0. 32,Cr含量约22. 9～3400μg/g,Ni含量为700～1800μg/g,表明了明显的幔源物质参与成矿的特征。通过对比发现,碧玉与大理岩型软玉的地球化学性质有明显不同,这种差别与两者的产出环境有关:大理岩型软玉的矿物组成和地球化学特征受控于花岗岩和镁质大理岩,而碧玉的地球化学特征与幔源物质组成和变质流体相关。     

新疆和田地区大理岩型和田玉的形成及致色因素探讨

采集阿拉玛斯和田玉山料和喀拉喀什河(墨玉河)的和田玉样品,利用显微镜和背散射图像、电子探针等研究手段,结合以往全岩数据对和田玉的形成和致色因素进行了综合分析。研究发现,除透闪石以外,和田玉中还含有大量的绿帘石、透辉石、绿泥石、锆石、磷灰石、尖晶石、石榴石、重晶石、阳起石、闪锌矿、磁黄铁矿、石墨、方解石和氢氧化铁等多种副矿物; Cr、Ni含量(100×10-6)及Mg/(Mg+Fe2+)-Si投点显示这些样品均属于大理岩型软玉(和田玉)。全岩及其微区成分分析结果显示,从白玉(TFe_2O_3=0. 33%～1. 42%)、青白玉(TFe_2O_3=0. 43%～0. 96%)至青玉(TFe_2O_3=0. 77%～3. 97%),TFe_2O_3含量逐渐增加,而且所有样品的Cr和Ni含量都分别低于60×10-6和20×10-6,说明从白玉、青白玉至青玉,颜色的加深与透闪石中铁元素含量逐渐增加有关。墨玉的颜色主要与透闪石集合体中的石墨和Fe(OH)3等细脉大量出现有关。为深入研究和田玉的致色因素,同时采集了加拿大的碧玉样品进行对比,发现同样主要为透闪石组成的加拿大碧玉,除Fe外,还含有大量的Cr元素(1 400×10-6～5 100×10-6),碧玉的颜色鲜艳与透闪石C位中含有0. 01～0. 03 a. p. f. u.的Cr有关,而和田玉中Cr含量较低,在C位中几乎为0。通过野外观察和岩相学分析认为,含和田玉的镁质矽卡岩的形成经历了接触变质、接触交代变质和硫化物阶段,主要通过交代镁质大理岩、透辉石、绿帘石等矿物形成,而和田玉的主要形成机制是多期次的细粒透闪石交代粗粒透闪石。     

新疆皮山镁质矽卡岩矿床(含糖玉)成因及锆石SHRIMP U-Pb定年

新疆和田透闪石集合体(软玉)矿带约1 300 km,是世界上最大的软玉矿带。除传统上认识的白玉、青玉和墨玉外,近年来在皮山县发现的一种软玉呈红棕色(糖玉),较为少见。该糖玉矿体产于镁质大理岩与石英闪长岩之间的镁质矽卡岩中,显示矿床为接触交代变质成因。通过镜下观察,发现该地区的糖玉主要由纤维状透闪石和极少量的杂质矿物组成。糖色杂质呈浸染状、叶片状、细脉状或沿裂隙分布,并形成于玉石成矿期或构造活动间歇。糖玉颜色与镁质大理岩中大量的红褐色氧化物有关。通过电子探针和X光粉晶衍射测试均表明糖玉主要由透闪石组成,并含少量伊利石、镁橄榄石、透辉石、磁铁矿等杂质矿物。软玉(细粒透闪石集合体)主要通过透闪石交代大理岩和透辉石形成。样品全岩的化学成分与透闪石晶体化学组成类似,全岩稀土配分模式显示Eu负异常(δEu=0.09~0.28)、LREE亏损、HREE平坦、整体稀土含量(1.94×10~(-6)~26.52×10~(-6))、Cr_2O_3(0.00~0.03×10~(-6))和Ni(0.00~0.01×10~(-6))含量低。成矿流体中氢同位素δD为-81.0‰~-84.0‰,均值为-82.25‰;δ~(18)O在330℃时为3.16‰~5.48‰。这些氢和氧同位素的数值显示形成软玉的成矿流体主要由岩浆热液、大气降水和大理岩脱出的CO2组成。这些糖玉的地球化学和成矿流体组成与已报道的典型的镁质矽卡岩矿床中软玉的组成类似。从透闪石集合体中选出的岩浆锆石年龄约456±7 Ma,这个年龄可以认为是形成该糖玉矿床年龄的上限。