《新南玉研究与鉴赏》(作者郭清宏、周永章、曹姝旻)从矿物学、岩石学、玉石学、岩石化学、矿床成因等方面对新南玉进行了较为系统而深入的剖析。矿物学研究是新南玉研究的基础,从矿物组成、结构、形态、物化性质等方面为其玉石学特征、颜色、透明度等的研究提供理论基础,也可以为岩石化学和矿床成因等方面提供基础数据。新南玉的主要矿物组成为云母族矿物,而自然界里能达到工艺级的以云母族矿物为主要成分的矿石非常少,因此,本书对相似矿产资源的开发和应用也有重要的指导意义。玉石的岩石学、地球化学和矿床学研究,可以确定新南玉的成矿物质来源和矿床成因类型,帮助探讨新南玉的形成机理,为新南玉及相似矿石的找矿提供理论依据和实际指导意义。
新南玉,又名广绿玉,仅见产于广东省广宁县,是中国南方重要的特色玉石材料。当前学术界对新南玉的研究非常薄弱,对其矿物学和岩石学特征缺乏系统深入的分析,严重制约着对它的科学认识与开发利用。本书的研究依托野外实地考察,查阅了国内外大量的类似玉石矿床的资料,系统而深入地剖析新南玉的矿物学、岩石学与地球化学特征,进而探讨它的成因和成玉机制。
《新南玉研究与鉴赏》(作者郭清宏、周永章、曹姝旻)对新南玉形成如下认识:
(1)新南玉石矿脉赋存于花岗闪长斑岩或花岗斑岩的构造裂隙中。其形态复杂,呈似脉状、透镜状、豆荚状、窝状、巢状等多种形态产出,多呈东西走向,倾角较陡。矿脉厚度、矿石质量变化均较大,膨胀、收缩、尖灭再现或侧现普遍。矿区围岩蚀变的类型有硅化、黄铁矿化、绢云母化、碳酸盐化、绿泥石化,其中绢云母化、硅化与成矿关系密切。矿脉两侧围岩蚀变具有明显的对称性,出现围岩一绿泥石化蚀变带一绢云母化蚀变带的分带规律。在矿脉集中分布的广宁县五指山一带,可划分出北矿脉带、中矿脉带和南矿脉带。
(2)新南玉石颜色丰富,呈现绿、白、黄、黑等多种色调,以翠绿色为主。断口多蜡状光泽和油脂光泽,次有丝绢光泽、珍珠光泽、土状光泽等。表现出致密块状、细脉状、角砾状、条带状和浸染状等多种构造特征。在显微镜下观察,呈鳞片变晶结构和糜棱岩化结构。造玉矿物以绢云母、绿泥石、石英为主,可见水云母、锡石、金红石、锐钛矿、磁铁矿、褐铁矿等副矿物。脉体中心带以绢云母一水云母一石英质玉为主,脉体中间过渡蚀变带以绢云母玉为主,脉壁蚀变带玉石以绿泥石玉为主。
(3)玉石学和岩石学特征:新南玉的折射率为1.56-1.61;摩氏硬度范围为2.5-3,平均值为2.53;维氏显微硬度为50.9-52;静水力学法密度平均值2.75 g/cm3;其他物性参数还包括:软化系数0.44,显孔隙率2.53%,饱和吸水率0.92%,抗压强度463 kg/em2,抗剪强度136 kg/cm2。从颜色、质地、净度、工艺、块度等五方面要素综合评价,新南玉可以划分为三个品级。
(4)x射线粉末衍射、红外光谱和差热分析显示,2M,型绢云母是白、黄、绿三色玉石的主要组成矿物,绿泥石是黑色玉石的主要矿物。石英是绿色玉石中常见的次要矿物。对样品进行乙二醇饱和处理后,其x射线粉末衍射第一个底面反射位移值Ad均小于0.012 A,指示绢云母水化程度很低;红外光谱测试指示基团谱带均归属绢云母,在3400 cm一附近未发现具有蒙脱石间层指示意义的H—O—H键吸收谱;差热分析指示玉石在中温区吸热谷的脱羟极值大于600℃,与水云母明显不同,但比标准绢云母偏低。大多数玉石中绢云母的矿物结构中不含或仅含微量的蒙脱石间层,不属于水云母类。绢云母df060)值介于1.502-1.505 A,属二八面体类型。
(5)扫描电镜分析展示,新南玉石中绢云母单矿物微形貌呈鳞片状、片状、板状和层状,矿物排列组合沿长轴顺层穿插和定向交织,表现为叠层状或鳞片交织状微结构。绿泥石矿物主要呈碎片状微形貌,排列无明显定向性,呈碎片堆积状微结构。矿物的微形貌和微结构特征对玉石品质有重要影响,造玉矿物颗粒小且结构紧凑使玉石材质更加细腻;反之,造玉矿物颗粒大且结构松散使玉石材质粗糙。
(6)新南玉石中绢云母的矿物化学成分含量分别为:□(SiO2)为47.29%-50.48%,□(A1203)为32.66%-40.30%,□(K20)为9.32%-10.33%,□(MgO)为O.539%-0.92%,□(FeO)为0.469%-0.78%,此外还包含少量Na2O、MnO、TiO2等。晶体结构中四面体片、八面体片及层间阳离子的类质同象替代非常普遍。绿泥石的化学成分与绢云母相似,但含量差别很大。绢云母明显高si、K、Al,而绿泥石富Mg、Fe、Mn。造玉矿物绢云母中的cr20,含量变异很大,尤其是构成绿色玉石和白色玉石的绢云母可归于含铬绢云母类型。依晶体化学理论和相关实验数据分析,cr离子是绿色玉石的主要致色离子。
(7)蚀变带的矿物组合类型及演变序列可分为两类:矿脉(I)蚀变带主要由绢云母和绿泥石两类矿物组成,从蚀变带外带到蚀变带中心逐渐出现绿泥石→绿泥石(主)+水云母(次)→绿泥石(主)+水白云母(次)+绢云母(次)→绢云母的矿物演变序列;矿脉(Ⅱ)蚀变带也主要由绢云母和绿泥石两类矿物组成,不同的是从蚀变带外带到蚀变带中心出现绿泥石→绿泥石+水白云母→绿泥石→绢云母绿泥石+绢云母→绢云母+石英+黄铁矿的矿物演变序列。
(8)全岩分析指示,绢云母质玉石普遍高SiO:、Al:O"K:0、MgO和Fe:O,等成分,而低CaO、MnO2、Na2O、P2O5和TiR2。不同色调玉石的对比分析发现,绿色玉石高sio:和K:O,低Al:O,和Na:O;黄色玉石和白色玉石中K20含量最高;黑色玉石富MgO,贫Si02和K20。在微量元素中,除Rb、cr、Ba、Y等四个元素相对富集外,其余元素均不同程度相对克拉克值亏损。稀土元素总量偏高且变异大(∑REE值介于39.64×lO-5476.18×10-5),轻稀土元素相对富集((LREE/HREE)介于0.31-3.25),(La//Yb)N值为0.38-5.94,Eu正异常明显(□Eu值为0.18-0.37),ce异常不明显(□值介于0.59-0.98)。不同颜色的玉石间比较,绿、黄和白三色玉石比黑色玉石的稀土元素总量高,轻稀土元素相对富集程度大,且Eu异常显著。
(9)蚀变岩的元素含量呈规律性变化。由未蚀变岩一绿泥石化蚀变岩+绢云母化蚀变岩一黄铁矿化硅化绢云母化蚀变岩,主量元素含量的变化规律为SiO:的含量逐渐降低,K2O的含量逐渐增高,同时强碱元素K和Na发生分离。微量元素含量的变化规律为:sc、Ti、V、cr、Co、Ni、zn、Y等元素含量增长,推测这些元素可能为热液体系交代作用的带人组分;Mn、Cu、Sr、Ba、Tb、Pb等元素含量普遍降低,指示这些元素可能为热液体系对原岩淋滤作用的带出组分;Ga、Ge、Rb、zr、Nb、cs、Hf、Ta、u等元素与原岩相比变化幅度不大,说明热液对原岩中的这些元素不具显著的淋滤作用。稀土元素含量及其指标值的变化规律为∑REE和∑LREE逐渐增大,∑LREE/∑HREE和(La/Lu)。值减小,□值减小,□值不稳定,指示REE在热液蚀变作用过程中有一定程度的活动,REE在整体上属蚀变流体带人组分,以吸附作用的形式固着在层状结构硅酸盐矿物的表面或含有可交换电价的晶体结构层(四面体层和八面体层)的层面上。Eu随流体活化迁出,导致蚀变岩比围岩的Eu含量降低和Eu负异常扩大。
(10)矿物流体包裹体分析指示,形成新南玉石矿床的热液属于浅成低温低盐度热液流体。石英脉中可以观察到四种类型的矿物流体包裹体,以气一液包裹体为主,纯液相、气相及含CO:包裹体次之。矿物流体包裹体均一温度测定表明,流体温度变化范围是173.7-184.6℃。利用冷冻法测定石英包裹体的冰点,求解得到流体盐度的分布范围是2.74%-3.87%。此外,计算得流体密度的分布范围是0.90-0.95 g/cm3,流体压力大致为33.4×105Pa,并由此推算出成矿的深度约1.3 km。
(11)新南玉石矿床是花岗质岩石遭受岩浆期后浅成中低温热水溶液蚀变和强烈的水化作用的结果,是区域地质背景、地层、构造、岩浆岩、热液活动等多元控矿因素在特定时空域中耦合作用的产物。有利的构造背景、丰富的矿源与成矿流体的高度集中以及多期次的成矿作用是形成新南玉石矿床所必需的条件,低温热液流体活动交代一充填中酸陛火山一岩浆岩是新南玉石矿床发育的主要机制,蚀变矿物组合决定于其矿床类型。
本书的创新点主要体现在如下三个方面:
(1)采用系统的岩石学和矿物学测试手段,厘定了新南玉石属于一种纯化绢云母岩的岩石学特性,查明造玉矿物主要由2M。型绢云母和1MⅡ。型绿泥石所构成的矿物学特性,提出铬绢云母类矿物的发育是构成名贵新南玉石的物质基础。
(2)采用地球化学和矿床学综合分析,判定新南玉石矿床成因属浅成低温低盐度热液流体沿断层破碎带多期次交代花岗质围岩而成,提出有利的构造背景、丰富的矿质来源、成矿流体高度集中以及多期次矿化的纯化作用是形成新南玉石矿床发育的必备条件。
(3)结合国内的其他四种图章石的各种特征,根据新南玉的自身特点,从颜色、质地、净度、工艺、块度等五个方面要素综合评价,首次提出将新南玉划分为三个品级。
《新南玉研究与鉴赏》适合从事相关研究工作的人员参考阅读。