翡翠的礦物學特征及其對翡翠質(zhì)量影響

梁鐵

（安徽省地質(zhì)實驗研究所， 安徽合肥 230001）

0 引言

翡翠作為玉石之王，以其質(zhì)地細膩、致密堅韌[1～2]、色澤艷麗而廣受人們喜愛。翡翠的質(zhì)量的主要由顏色、透明度、質(zhì)地、凈度以及加工質(zhì)量幾個方面所決定[3～4]，而翡翠的礦物成分、化學成分、結(jié)構(gòu)等礦物學特征很大程度影響著翡翠的質(zhì)量。筆者通過資料的收集，總結(jié)了翡翠礦物學研究的進展，探討了礦物學特征與其質(zhì)量的關(guān)系。

1 翡翠的礦物成分及對質(zhì)量的影響

1.1 礦物成分

翡翠是一種由多種細小礦物組成的礦物集合體，其主要的礦物成分如表1所示：

表1 翡翠的礦物成分[5]Table 1 Mineral composition of jade [5]

以前有學者對以鈉鉻輝石和綠輝石為主要礦物的玉石應(yīng)不應(yīng)該歸為翡翠大類存在異議[1,6]，2009年《翡翠分級國家標準》中對翡翠明確了定義，將該類玉石也納入為翡翠大類。

翡翠的主要礦物硬玉、鈉鉻輝石和綠輝石的化學組成可用通式xy[Si2O6] 表示，XY被不同的元素離子占據(jù)時形成了不同的礦物，并且隨著元素種類和含量的變化可以形成一系列的類質(zhì)同象代替。晶格中的XY位置被鈉離子和鋁離子占據(jù)時，礦物即為硬玉NaAl[Si2O6]；當晶格被鈉離子和鉻離子占據(jù)時，則形成了鈉鉻輝石NaCr[Si2O6]；當鈣鎂鐵等離子進入晶格時，則礦物成分主要為綠輝石為(Ca,Na)(Mg,Fe2+Fe3+Al)[Si2O6][7]。

翡翠中的其他礦物大致可以分為閃石類、長石類和其他類三種[3]。閃石類礦物往往是后期的富含Ca2+Mg2+Fe2+熱液的對原輝石的交代作用，或經(jīng)退變質(zhì)作用后形成，多數(shù)可見堿性角閃石，以藍閃石最為常見[3,8]。長石類礦物主要為鈉長石，在翡翠中非常常見，但含量較低。翡翠中也常含有鉻鐵礦顆粒，多見于深綠色翡翠和鈉鉻輝石翡翠之中，赤鐵礦、褐鐵礦、蛇紋石等次生礦物多賦存于翡翠巖石表層的孔隙或裂隙中[3]。

1.2 礦物成分對翡翠質(zhì)量的影響

翡翠的礦物成分對質(zhì)量的影響主要體現(xiàn)在顏色、透明度和凈度三個方面。

翡翠的顏色主要由硬玉礦物中含有的致色離子和含有礦物本身的顏色兩個因素決定。當以硬玉為主要礦物時，翡翠主要呈白色，由于一些雜質(zhì)離子也會略帶灰、略帶綠和略帶黃等顏色，雜質(zhì)離子越多，顏色越深。當硬玉中的Al3+被適量的Cr3+所替代時，則翡翠會呈現(xiàn)誘人的翠綠色，該顏色的翡翠質(zhì)量最佳；當硬玉分子中Al3+主要被Fe3+替代時，翡翠則呈暗灰的綠色，不如含Cr翡翠的顏色那么鮮艷、明快；紫色的翡翠成因目前有兩種意見，可能是微量的Mn致色，也有人認為是由Fe2+和Fe3+離子躍遷而致色，目前接受第二種看法的人居多[1,14,18,10]。

當Cr3+大量替代了Al3+，翡翠則會變成不透明的黑綠色，即鈉鉻輝石翡翠（干青種、莫子石（摩西西）和九一礦品種）；而當綠輝石為主要礦物時，翡翠則顏色則成墨綠色。當翡翠以硬玉為主，但其中含有少量的鈉鉻輝石和綠輝石，則會形成“飄綠花”[3,9]。翡翠中含有的次要礦物藍色角閃石和陽起石會在翡翠中形成“飄藍花”。

翡翠的顏色與透明度直接相關(guān)，排除掉其他因素影響情況下，呈彼此消長的關(guān)系，翡翠的顏色越深透明度越差，顏色越淺透明度越好，所以上文所述的礦物成分對顏色的影響，也會一定程度影響翡翠的透明度。礦物成分的多樣性同樣也影響著透明度，由單一礦物組成的翡翠易有較好的透明度，而由多種礦物組成的硬玉巖則透明度較差[11]。有學者也指出鈉長石的存在對翡翠的透明度影響較大，少量鈉長石可以明顯改善透明度[12～13]。

翡翠的凈度受礦物成分影響最大。角閃石、磁鐵礦、鉻鐵礦等暗色礦物等在翡翠中形成暗斑，降低翡翠質(zhì)量。鈉長石也會在翡翠內(nèi)部形成斑塊狀、條帶狀、絲狀的半透明的白棉，也會明顯降低翡翠質(zhì)量。而次生鐵、錳氧化物在翡翠表面或裂隙中富集填充會形成黑色、棕褐色、灰色瑕疵，也會明顯降低翡翠質(zhì)量。

當翡翠中硬度較低的礦物（如鈉長石角閃石）含量較多時，也會影響翡翠的加工性能。

2 翡翠的化學成分及對質(zhì)量的影響

2.1 化學成分

構(gòu)成翡翠的輝石類主要礦物占翡翠含量的95%以上，當Na/（Na＋Ca）介于 0.2 和 0.8 之間為綠輝石，Na/（Na＋Ca）≥0.8 時為硬玉，當硬玉中Al被Cr替代時，則為鈉鉻輝石[17]。往往在一塊翡翠中，三者互相之間形成一系列的類質(zhì)同象固溶體。現(xiàn)在學者在研究翡翠的化學成分是，基本上采用的都是電子探針的方式，電子探針所得出來的化學成分為某一個點上結(jié)果，所以也往往導(dǎo)致同一塊翡翠不用位置的化學成分差距較大，但總體來說翡翠的化學成分總是三種主要礦物的理論值之間過度的(表2)。

表2 翡翠化學成分特征(%)Table 2 Chemical composition characteristics of jade (%)

2.2 化學成分對翡翠質(zhì)量的影響

翡翠的顏色就是由于含有不同的致色離子所決定的。上文所述，由于類質(zhì)同象系列中離子種類和數(shù)量不同，翡翠的主要礦物成分在硬玉、綠輝石和鈉鉻輝石三者之間過渡，礦物成分對翡翠顏色的影響本質(zhì)上還是由于化學成分不同。翡翠所顯現(xiàn)出來的其他顏色也是由于所含的致色離子所導(dǎo)致的。

Cr3+是翡翠呈現(xiàn)純正綠色的原因，并且Cr3+含量直接決定了翡翠綠色的深淺。有研究表明Cr3+含量在0.3%時，就能產(chǎn)生純正的綠色或祖母綠色，含量越少顏色越淺。當Cr3+增加顏色逐漸變深直至形成鈉鉻輝石翡翠[14]。Fe3+會導(dǎo)致翡翠呈灰綠色，不如Cr3+明亮。綠輝石翡翠和鈉鉻輝石翡翠也均是由于含有的Fe3+和Cr3+較多導(dǎo)致的顏色變成墨綠、黑綠色。

紫色翡翠的致色原理前文已有敘述。紅色和黃色的翡翠則是由于次生的赤鐵礦褐鐵礦沿翡翠的顯微裂隙慢慢滲入而成，該顏色與礦物晶格中含有致色離子成色不太相同，應(yīng)歸于礦物顆粒之間的外來物質(zhì)成色[14]。

翡翠中還有的Ti、Ca、Mg等元素與翡翠的顏色沒有直接的因果關(guān)系，但存在一定的相關(guān)性。隨著翡翠的顏色從深綠到無色，Ca、Mg含量逐漸降低，Ti元素在綠色翡翠中的含量也相對偏高[14]。

3 翡翠的結(jié)構(gòu)特征及對質(zhì)量的影響

3.1 結(jié)構(gòu)特征

翡翠的成礦階段經(jīng)歷了多期的變質(zhì)作用，從而形成了翡翠復(fù)雜的結(jié)構(gòu)特征[8]。翡翠的結(jié)構(gòu)類型主要包括：變晶結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、變形碎裂結(jié)構(gòu)三類，三種結(jié)構(gòu)細分如表3所示。

表3 翡翠結(jié)構(gòu)的分類[19]Table 3 Classification of jade textures [19]

翡翠是一種變質(zhì)巖，是在特定的溫度和壓力條件下，經(jīng)過變質(zhì)、重結(jié)晶等作用形成的特殊巖石，并且還可能發(fā)生了不同類型的后期改造。翡翠的結(jié)構(gòu)特征可以反應(yīng)其成礦過程的各個階段，變質(zhì)結(jié)晶作用階段主要形成一系列常見的變晶結(jié)構(gòu)，當后期改造主要為熱流體作用時可形成交代結(jié)構(gòu)，當后期改造以構(gòu)造應(yīng)力為主是則形成了碎裂結(jié)構(gòu)[22]。

3.2 結(jié)構(gòu)特征對翡翠質(zhì)量的影響

翡翠的結(jié)構(gòu)特征對翡翠質(zhì)量的影響主要體現(xiàn)在質(zhì)地、透明度和加工質(zhì)量三個方面。

變晶結(jié)構(gòu)為翡翠最主要的結(jié)構(gòu)，對翡翠的品質(zhì)有最重要的影響。一般來說，具細粒變晶結(jié)構(gòu)、顯微變晶結(jié)構(gòu)的翡翠質(zhì)地柔和，質(zhì)量較好；具有中粒狀變晶結(jié)構(gòu)或粗粒變晶結(jié)構(gòu)的翡翠肉眼一般可見顆?；蚪饫砻?，質(zhì)地粗糙，質(zhì)量偏差。具斑狀結(jié)構(gòu)者和不等粒結(jié)構(gòu)的，透明度較差，礦物粒度相近、結(jié)構(gòu)致密，透明度就會比較好[19]。

而礦物顆粒的形狀從粒狀變晶結(jié)構(gòu)→柱粒狀變晶結(jié)構(gòu)→柱狀變晶結(jié)構(gòu)，透明度會有不同程度地增加。具有齒狀鑲嵌變晶結(jié)構(gòu)、彎曲鑲嵌變晶結(jié)構(gòu)的翡翠樣品具有相對較高的透明度，而具平直鑲嵌粒狀變晶結(jié)構(gòu)的翡翠樣品的透明度則相對較低[19～20]。

交代結(jié)構(gòu)對翡翠質(zhì)量的影響主要由于交代作用后所形成的不同礦物。如翡翠中鈉長石被交代成硬玉而形成的交代結(jié)構(gòu)，其對質(zhì)量的影響主要取決于殘留鈉長石數(shù)量。殘留少量鈉長石有利于提高透明度[19]。而當硬玉礦物被交代形成閃石族礦區(qū)時，因帶入了Fe、Mg，使翡翠顏色發(fā)暗，透明度降低[21]。這種交代反應(yīng)即使很少，也會大大降低翡翠的透明度，降低翡翠質(zhì)量。同時閃石族礦物容易蝕變成綠泥石，而綠泥石的硬度比硬玉小得多，拋光后在翡翠表面會出現(xiàn)凹坑，影響翡翠加工性能[21]。

具破碎結(jié)構(gòu)的翡翠由于動力變質(zhì)作用引起的，該結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致翡翠透明度和硬度的降低，也會降低材料的加工性能。翡翠遭受十分強烈的應(yīng)力作用原巖礦物大部分被粉碎成隱晶質(zhì)粉末，形成糜棱結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中，礦物被粉碎成極細小的顆粒，晶間間隙、解理和顯微裂隙等被消除，翡翠的質(zhì)地變得細膩，透明度也會大大增強，形成玻璃種翡翠。故優(yōu)質(zhì)翡翠常常是強烈剪切帶中韌性變形的糜棱巖類[20,22]。

4 結(jié)論

翡翠的礦物學特征決定了其顏色、透明度、凈度、質(zhì)地并且對加工質(zhì)量也有決定性影響。翡翠的礦物組成和化學成分決定了翡翠的顏色，而翡翠的透明度和質(zhì)地取決于翡翠的結(jié)構(gòu)特征。礦物組分也會影響翡翠的透明度、凈度和加工質(zhì)量，同時翡翠的結(jié)構(gòu)特征也很大程度上影響著翡翠的加工質(zhì)量。

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