中國淅川虎睛石礦物特征及開發(fā)利用前景

吳清杰

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質(zhì)勘查院，河南南陽 473056）

中國淅川虎睛石礦物特征及開發(fā)利用前景

吳清杰

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質(zhì)勘查院，河南南陽 473056）

中國淅川虎睛石是木變石的一種，但在顏色、幻彩效果、礦物結(jié)構(gòu)等特征上和國外多個礦床的虎睛石有較大區(qū)別，其幻彩效果要優(yōu)于國外木變石。從市場的角度可將淅川虎睛石質(zhì)量分為寶石級、工藝級、觀賞石級和普通級。淅川虎睛石加工利用率高，市場情況良好，開發(fā)價值高，前景良好。

虎睛石；纖維假象；質(zhì)量分級；中國淅川

1 引言

虎睛石因其活光四射，色如老虎眼睛而得名，又稱虎眼石、鷹睛石、木變石、貓眼石、麟睛石等。在中國，對虎睛石較早的文獻(xiàn)記載是1918年章鴻釗先生所著的《石雅》一書，書中有這樣的記述：“……青石棉，質(zhì)雜鐵氧，屢?guī)Я鞑剩S或褐，故一稱虎睛石……?！痹趪鈱⒕κ^早有記載的發(fā)現(xiàn)者是一位叫彼德（Sid Pieters）的英國人，1962年發(fā)現(xiàn)于非洲納米比亞的的一個礦場，彼德于1964年在英國的公開出版物上發(fā)表文章并用Pietersite命名該礦物?；⒕κ谑澜缟系漠a(chǎn)地寥寥無幾，最著名的要數(shù)南非的葛利靠蘭（Griqualand），其它如澳大利亞、巴西、納米比亞也是虎睛石的主要產(chǎn)地。在中國習(xí)慣對來自南非、巴西、澳大利亞的虎睛石稱作木變石，主要是因為這些產(chǎn)地的虎睛石纖維結(jié)構(gòu)較粗，與木質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)類似，給人一種木質(zhì)花紋的感覺。中國淅川的虎睛石和納米比亞的虎睛石較為相似，都是屬于微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)，纖維排列扭曲強(qiáng)烈，具有較強(qiáng)的幻彩效果。在國外對于來自中國淅川的虎睛石和納米比亞的虎睛石習(xí)慣上稱作Pietersite，而對于來自南非、巴西、澳大利亞等其它產(chǎn)地的虎睛石統(tǒng)稱為Tigereye。

2 淅川虎睛石的礦物特征

中國淅川是我國虎睛石最著名、最主要的產(chǎn)地[1]?；⒕κV主要分布于淅川火石寨、徐家坡、馬頭山、陳家溝一帶，在陜西商南的東南部及湖北的鄖西也有少量分布[2]。淅川虎睛石最早是上世紀(jì)六七十年代在勘探閃石石棉時發(fā)現(xiàn)的，主要產(chǎn)于新元古界耀嶺河組，巖性為一套海底火山噴發(fā)沉積變質(zhì)的細(xì)碧巖－細(xì)碧角斑巖系[3]。礦點多沿毛堂－內(nèi)鄉(xiāng)斷裂帶分布，礦體主要受斷層控制，特別是次級褶皺、破裂帶的控制（圖1）。巖石的節(jié)理、裂隙對礦體的規(guī)模、產(chǎn)出狀態(tài)影響較大。

2.1 淅川虎睛石的顏色

淅川虎睛石顏色具有多樣性，最常見的是金黃色和藍(lán)色兩種，此外有黃褐、紅黃、紅、棕紅、紫紅、褐紅、黃藍(lán)、藍(lán)灰、藍(lán)綠及七彩等顏色（圖2）。多數(shù)情況下虎睛石的顏色并不僅僅呈現(xiàn)單一的金黃色或者藍(lán)色，而是多種顏色交織在一起，出現(xiàn)具有強(qiáng)烈明暗反差變化的強(qiáng)絲絹光澤，隨著入射光線角度的變化，金黃色的虎睛石有時似火焰跳動，華貴誘人，藍(lán)色虎睛石往往呈現(xiàn)出的是一種幽藍(lán)的迷人色彩。如果是黃、藍(lán)色交織在一起，則出現(xiàn)鮮艷迷人的幻彩效應(yīng)。

2.2 淅川虎睛石的結(jié)構(gòu)特征

2.2.1 淅川虎睛石的宏觀結(jié)構(gòu)特征

淅川虎睛石在結(jié)構(gòu)上呈現(xiàn)出明顯的微細(xì)纖維狀結(jié)構(gòu)、纖維交織結(jié)構(gòu)。因其是富鎂－強(qiáng)堿性的藍(lán)石棉經(jīng)蝕變作用轉(zhuǎn)化而成[4]，是藍(lán)石棉在蝕變分解過程中，石棉中的鐵和鎂析出，變成了SiO2集合體而形成的結(jié)果，因此在結(jié)構(gòu)上往往保留的是藍(lán)石棉的纖維狀結(jié)構(gòu)假象。筆者根據(jù)多年對虎睛石的研究，認(rèn)為從虎睛石的纖維狀結(jié)構(gòu)假象特征可把虎睛石歸為兩大類。第一類是纖維排列規(guī)則整齊者，這類塊體的致密部分往往能形成粗大的黃、藍(lán)晶體，具有較強(qiáng)的貓眼效應(yīng)，如果平行于纖維方向琢磨出具有一定角度的弧面寶石，往往能取得較好的貓眼效應(yīng)，但在這類塊體的邊部，纖維分布稀疏，往往伴隨較多的乳白色石英團(tuán)塊。第二類是纖維排列雜亂無章者，纖維結(jié)構(gòu)緊密，排列不規(guī)則，呈縱橫交錯分布，往往能保留更完整的石棉纖維假象，這類塊體雖然不能像第一類塊體那樣琢磨出貓眼效應(yīng)的寶石，但是色彩往往比第一類塊體要更加豐富，有時在幾厘米大小的塊體上多種顏色共存，無論是琢磨成弧面寶石還是隨型寶石，大都能出現(xiàn)多彩的幻彩效果（圖2-7～2-10），更是受人喜愛。根據(jù)大致的統(tǒng)計結(jié)果，第一類塊體在淅川虎睛石中所占的比重不到十分之一，屬于稀少品種，百分之九十以上為第二類塊體。

圖1 淅川虎睛石礦區(qū)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造略圖Fig.1 Geological and structure sketch map of XiChuan’s tigereye deposit area

2.2.2 淅川虎睛石的微觀結(jié)構(gòu)特征

淅川虎睛石的原始成分為鎂鈉閃石石棉（Magnesioriebeckite），而鎂鈉閃石石棉的纖維細(xì)度值一般在0.0幾個微米[5]。將淅川虎睛石磨成0.03 mm厚的薄片在偏光顯微鏡下觀察，在放大100倍以后，殘留的纖維結(jié)構(gòu)也才如同頭發(fā)絲一樣粗細(xì)；觀察南非和巴西的虎睛石，有時在10倍放大鏡下即能看到其如頭發(fā)絲粗細(xì)的殘留纖維結(jié)構(gòu)。因此淅川虎睛石具有極細(xì)的纖維結(jié)構(gòu)。

在鏡下觀察淅川虎睛石，主要由許多非常細(xì)小的石英顆粒組成，可看到一些脫?；F(xiàn)象，說明發(fā)生了強(qiáng)烈的硅化。殘余的閃石還保留了纖維狀晶型，高正突起，有的還可以看到很好的光性，為二軸晶負(fù)光性，沿纖維方向為負(fù)延性，具有較強(qiáng)多色性。大多數(shù)的閃石石棉在鏡下觀察為棕紅色，為鐵染的結(jié)果。肉眼觀察棕紅色－黃色部分，其纖維已看不到多色性，只能看出消光關(guān)系，總體看呈斜消光，消光角很小，一般小于5°。這些纖維經(jīng)電子探針微區(qū)成分分析，SiO2含量一般＞70%，說明大多數(shù)石棉纖維都已被硅質(zhì)取代，但仍然保持很好的石棉纖維狀外形。

2.2.3 淅川虎睛石的幻彩效果與礦物結(jié)構(gòu)關(guān)系

虎睛石中的藍(lán)色是原始礦物鎂鈉閃石石棉的顏色，是原先的石棉纖維沒有完全被石英替代而剩下的殘余。而褐色則主要是由其所含的褐鐵礦所致，如果把褐色或者紫紅色虎睛石加以烘烤，其顏色變?yōu)槌嗉t，顏色的變化是纖維狀管狀孔洞中的褐鐵礦變?yōu)槌噼F礦所致[6]?；⒕κ伾怯墒拗形龀龅蔫F質(zhì)沉淀在纖維狀石英顆?？紫吨虚g造成的，其顏色變化與石棉的硅化交代程度及在蝕變過程中析出的鐵質(zhì)成分在后期的氧化程度有關(guān)。

圖2 虎睛石的顏色和幻彩效果Fig.2 Color and magic effects of tigereye

如果把纖維排列緊密、平直的虎睛石琢磨成凸面形，即能出現(xiàn)較好的貓眼效應(yīng)。這是因為平行排列的纖維結(jié)構(gòu)，纖維排列方向與底面平行，當(dāng)光照射到表面時，這些平行排列的纖維狀管狀空洞對光線產(chǎn)生集中的折射和反射作用，如圖3所示，在表面形成一條明亮的光帶，如果轉(zhuǎn)動寶石，這個光帶也隨之閃動，形成貓眼效應(yīng)。纖維細(xì)者，貓眼線明亮，纖維粗者，貓眼線發(fā)散[7]。淅川虎睛石除了具有貓眼效應(yīng)，往往還能出現(xiàn)迷人的幻彩效應(yīng)，從多個塊體的淅川虎睛石觀察，越是纖維結(jié)構(gòu)細(xì)膩并且纖維排列密集、扭曲強(qiáng)烈的塊體，其出現(xiàn)的幻彩效果越佳，這是由于淅川虎睛石具有極細(xì)的纖維交織結(jié)構(gòu)，再加上纖維的扭曲，使入射光線的折射、反射發(fā)生了紊亂，最終使不同方向的入射、反射、折射光產(chǎn)生了光的干涉現(xiàn)象而出現(xiàn)幻彩。

2.3 淅川虎睛石的密度與硬度

圖3 貓眼效應(yīng)示意圖Fig.3 Schematic plot of cat's eye

淅川虎睛石的密度區(qū)間為2.65～2.85 g/cm3，其密度大小與藍(lán)石棉的蝕變硅化程度成反比[8]，硅化強(qiáng)、能明顯看到白色石英團(tuán)塊的塊體，其密度就相對較小，外表保留有部分石棉礦物纖維的純藍(lán)色虎睛石其密度比純黃色虎睛石密度要高，密度的變化趨勢反映的是虎睛石礦物成分的變化，這是因為虎睛石的原始礦物為鎂鈉閃石石棉，而鎂鈉閃石石棉的比重一般在3～3.2之間[5]。石棉礦物被SiO2交代徹底，石英礦物含量高者，密度較??；反之，石棉礦物交代不徹底，殘留石棉礦物含量多者，密度較高；虎睛石的摩氏硬度為6～7，硬度高低與藍(lán)石棉的蝕變硅化程度成正比[8]，硅化強(qiáng)、石英含量越高者，其硬度越高，硬度最高接近7，該類型的虎睛石塊體表面拋光效果優(yōu)于硅化弱者，但是脆性增加。一般情況下虎睛石的塊體顏色從藍(lán)色－彩色－金黃色其硬度有逐漸增高的趨勢。在部分藍(lán)色虎睛石的邊部有時可見到殘留的藍(lán)石棉纖維，說明其硅化程度較弱，比較成品虎睛石手鐲的聲音，同樣是輕輕敲擊完整無裂紋的手鐲，金黃色、黃色虎睛石手鐲發(fā)出的聲音比較清脆悅耳，而藍(lán)色虎睛石手鐲發(fā)出的聲音就較為沉悶。藍(lán)色虎睛石的韌性優(yōu)于黃色虎睛石的韌性。

2.4 淅川虎睛石的礦物成分及化學(xué)成分

2.4.1 淅川虎睛石的礦物成分

淅川虎睛石的主要礦物成分為玉髓、石英、有時伴生紅、白瑪瑙及縞絲瑪瑙、蛋白石、微量鏡鐵礦、黃鐵礦、磁鐵礦、赤鐵礦(褐鐵礦)、鈉長石、方解石重晶石、纖鐵藍(lán)閃石等。

2.4.2 淅川虎睛石的的化學(xué)成分

淅川虎睛石中SiO2含量90%～99%[2]，據(jù)電子探針分析結(jié)果[9]:SiO299.79%，F(xiàn)eO 0.049%，MgO 0.049%，CaO 0.039%，Al2O30.039%，K2O 0.029%。淅川虎睛石原始礦物化學(xué)成分的電子探針結(jié)果見表1①盧守卿等.河南淅川火石寨一帶虎睛石礦普查報告[R].河南省第一地質(zhì)勘查院.2000.，與鎂鈉閃石石棉的化學(xué)成分[5]SiO251%～56%，Na2O 5.16%～7.30%，CaO 0.54%～2.77%，MgO 9.33%～12.82%，F(xiàn)eO 3.97%～8.00%，F(xiàn)e2O313.62%～18.23%十分接近，因此淅川虎睛石的原始礦物應(yīng)為鎂鈉閃石石棉。國外虎睛石的原始礦物成分主要為鈉閃石石棉。

3 淅川虎睛石和其它產(chǎn)地的虎睛石的區(qū)別

淅川虎睛石屬于木變石（Tigereye）的一種，和世界上多個礦床的虎睛石比較，其成因基本相同，實際上都是一種“硅化石棉”，是巖石中纖維狀石棉脈經(jīng)酸性熱水溶液交代，石棉中的鐵和鎂析出，變成了SiO2集合體而形成的，因此淅川虎睛石和其它產(chǎn)地的虎睛石都是保留了石棉纖維狀結(jié)構(gòu)的石英集合體。但是淅川虎睛石在顏色、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等特征上和國外多個礦床的虎睛石有較大的區(qū)別。

表1 淅川虎睛石礦物化學(xué)成分（%）Table 1 The original mineral compostion of the tigereye in Xichuan

(1)從顏色上看，淅川虎睛石的顏色較其它虎睛石更豐富多彩，在一個幾厘米大小的塊體上，淅川虎睛石可出現(xiàn)從黃－金黃－多彩－藍(lán)黃－黃藍(lán)－藍(lán)等多種顏色（圖2-7～2-10），而其它產(chǎn)地的虎睛石在一個小的塊體上往往出現(xiàn)的是單一的黃色或藍(lán)色，即使有時在一個塊體上出現(xiàn)多色，也最多是黃藍(lán)相間或者是黃藍(lán)的過渡顏色（圖2-11、2-12），因此與淅川虎睛石相比較，其它產(chǎn)地虎睛石的顏色要單調(diào)的多。

(2)從纖維結(jié)構(gòu)的排列狀態(tài)比較，淅川虎睛石大部分的石英纖維比較短，呈雜亂無序的排列，有時纖維具有明顯的扭曲變形現(xiàn)象。由于纖維結(jié)構(gòu)的強(qiáng)烈扭曲，使入射光的反射和折射產(chǎn)生了紊亂，從而產(chǎn)生了較強(qiáng)的幻彩效果。而其它產(chǎn)地的虎睛石纖維多呈平直密集狀排列，排列較為規(guī)整，雖然貓眼效應(yīng)明顯但往往較為呆板。

(3)淅川虎睛石的纖維比較細(xì)膩，特別是SiO2交代強(qiáng)烈，蝕變程度較高的虎睛石，肉眼觀察基本看不到纖維狀結(jié)構(gòu)，只能看到表面的幻彩變化，而大部分其它產(chǎn)地的虎睛石纖維較粗，肉眼觀察即能看到明顯的粗纖維結(jié)構(gòu)。因為有纖維結(jié)構(gòu)粗細(xì)的區(qū)別，所以造就了淅川虎睛石那種如真如幻的幻彩效果與其它產(chǎn)地的虎睛石要更細(xì)膩，亮度更強(qiáng)。從顏色亮度上來看，除了納米比亞的虎睛石顏色亮度可以和淅川虎睛石相媲美之外，其它產(chǎn)地的虎睛石在顏色亮度上要差一個等級，對光線的反射、折射較為死板。

(4)一般情況下虎睛石的塊體要比其它產(chǎn)地的虎睛石的塊體大，其它產(chǎn)地的虎睛石多為細(xì)脈狀，大部分塊體的厚度5～15 cm，而淅川虎睛石在脈體膨大部位，厚度可達(dá)50～100 cm。

4 淅川虎睛石的質(zhì)量與加工性能

4.1 虎睛石的質(zhì)量分級

對于淅川虎睛石的分級，多年來在相關(guān)的文獻(xiàn)中習(xí)慣將其按照顏色、結(jié)構(gòu)致密程度、以及塊度的大小劃分為三個等級[10]，一級具有美麗的絲絹狀花紋、色彩艷麗、質(zhì)地緊密、無空洞、無雜質(zhì)、塊重在10 kg以上；二級具有一般的花紋、黃色、紅藍(lán)色、質(zhì)地緊密、稍有空洞、雜質(zhì)，塊重在2 kg以上；三級花紋稀少、黃色、紅藍(lán)色、質(zhì)地緊密、稍有空洞、稍有雜質(zhì)、塊重在2 kg以上。

分級的目的是為了對虎睛石價格給予指導(dǎo)，但以上分級方法過于強(qiáng)調(diào)了塊體重量大小，這種分級方法和實際的市場情況不太吻合，對于虎睛石在市場上的價格指導(dǎo)意義不大。筆者根據(jù)多年來對虎睛石在國內(nèi)外市場上的觀察和研究發(fā)現(xiàn)，真正對虎睛石價格影響較大的是虎睛石的顏色和致密程度，只要顏色好，纖維結(jié)構(gòu)致密，絲絹光澤強(qiáng)烈，具有較強(qiáng)的幻彩效果的虎睛石，無論塊體大小，在市場上都比較暢銷，而且價格也都比較高。因此筆者認(rèn)為從市場的角度出發(fā)，可將淅川虎睛石分為寶石級、工藝級、觀賞石級和普通級四個等級。

寶石級虎睛石：顏色艷麗、明亮，纖維狀結(jié)構(gòu)致密，絲絹光澤強(qiáng)烈，無空洞，無雜質(zhì)，塊重在50 g以上。

工藝級虎睛石：具有一般的顏色和花紋，纖維狀結(jié)構(gòu)較為致密，具有絲絹光澤，空洞、雜質(zhì)較少，塊重在2 kg以上。

觀賞石級虎睛石：顏色較暗，花紋較少或者沒有花紋，纖維結(jié)構(gòu)稀疏，空洞、雜質(zhì)較多，塊重在5 kg以上。

普通級虎睛石：以上三種類型以外的虎睛石。

4.2 淅川虎睛石的可加工性

質(zhì)量較好的虎睛石，拋光性能良好，拋光以后在其表面好似涂了一層半透明的釉彩，能給人一種強(qiáng)烈的質(zhì)感。對于虎睛石的加工應(yīng)注意以下兩點：第一虎睛石應(yīng)以加工素面的寶石為主，并且應(yīng)盡可能的保留較大的光面，這樣才能突出虎睛石艷麗的幻彩效果；第二在琢磨時應(yīng)盡量平行于纖維延伸的方向磨制，這樣才能獲得好的貓眼效果或者出現(xiàn)更好的幻彩。

淅川虎睛石根據(jù)材質(zhì)主要適合加工素戒面、耳飾、素面寶石、珠串、手把件、手鐲、印章、掛件、擺件及觀賞石等產(chǎn)品。

虎睛石的最大特點是具有貓眼效應(yīng)或者是幻彩效果，因此大部分不適宜雕刻復(fù)雜的工藝品，應(yīng)以加工素面寶石為主。質(zhì)量較好但塊度較小的虎睛石以加工素戒面為主，加工好的寶石大小最好在6 mm×9 mm到15 mm×20 mm，以適合用于戒指或者耳飾上的鑲嵌寶石；大一點的塊度，可以根據(jù)塊體的形狀、大小做成隨型的素面寶石或者是手把玩件，寶石的邊部線條及弧面要保持圓滑，大小一般以15 mm×20 mm到30 mm×40 mm為宜，打孔以后可以直接作為胸墜佩戴，也適合作為貴金屬的鑲嵌寶石；對于空洞較多、花紋稀疏的虎睛石適合加工觀賞石產(chǎn)品，直接打磨光滑、拋光即可；虎睛石加工后的邊角余料，可以直接在滾筒里進(jìn)行拋光后用做教學(xué)標(biāo)本或者魚缸的高檔石米出售，因此淅川虎睛石的加工利用率高，很少或者基本無廢料。

5 淅川虎睛石的開發(fā)利用前景

淅川虎睛石因其獨特的色彩、細(xì)膩的纖維狀結(jié)構(gòu)以及較高的硬度，屬于中－高檔寶石。目前寶石級原料的市場價格800～2 000元/kg,工藝級的價格一般也在100～500元/kg。晶體較好、幻彩效應(yīng)明亮的淅川虎睛石產(chǎn)品一般是以克為單位計價，在國際市場上單價最高可達(dá)每克30美元，一般也在5～10美元以上。淅川虎睛石無論是在國內(nèi)或是國外市場上銷路都比較好。不同的文化背景在審美觀上也有差異，相對來說在國內(nèi)市場上喜歡金黃色虎睛石的人較多，歐美市場上喜歡藍(lán)色虎睛石的較多。同等質(zhì)量的虎睛石，藍(lán)色虎睛石價格要高于黃色虎睛石價格一倍以上。

火石寨礦區(qū)目前探明的資源量就有數(shù)百噸，而整個淅川虎睛石礦帶東西延伸數(shù)十千米，南北寬也在數(shù)百到數(shù)千米，分布的礦點有數(shù)處，資源較為豐富。淅川虎睛石從原料到成品市場情況良好。因此，淅川虎睛石的開發(fā)利用價值較高，地質(zhì)找礦前景樂觀。

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Mineral Characters of the China Xichuan Tigereye and Its Perspective of Development Utilization

WU Qing-jie
(No.1 Geological Prospecting Institute,Henan provincial Bureau of Geo-exploration and Mineral Development,Nanyang 473056,China)

As one kind precious stone,China Xichuan’s tigereye stone is greatly different from other tigereyes found in the overseas.The play of colour of this kind tigereye is much better than tegereye.From the standpoint of market,this kind of tigereye can be divided into four grade:gem-level,process-level,ornamental-level and general-level.Such tigereye has high utilization rate,huge market capacity,long-term developing prospect,and high developing value.

tigereye;fiber illusion;quality classification;Xichuan County;China

P574

A

1672－4135（2011）04－0299-06

2011-08-29

河南省地勘一院淅川火石寨一帶虎睛石礦詳查

吳清杰（1965-）男，工程師，1983年畢業(yè)于鄭州地質(zhì)學(xué)校地質(zhì)調(diào)查與找礦專業(yè)，2008年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）地質(zhì)調(diào)查與找礦專業(yè)（函授），多年來主要從事礦產(chǎn)勘查及寶玉石開發(fā)研究工作，Email:wwwqingjie@yahoo.com.cn。