顯晶質(zhì)石英質(zhì)玉顏色成因研究進(jìn)展及未來展望

摘" 要：顏色是決定玉石價(jià)格的重要因素，顏色成因研究對(duì)玉石具有重要現(xiàn)實(shí)意義。該文通過系統(tǒng)梳理前人相關(guān)研究，總結(jié)顯晶質(zhì)石英質(zhì)玉顏色成因的最新研究成果，探討石英質(zhì)玉的顏色成因研究進(jìn)展，從而為顏色成因未來的研究工作及方向進(jìn)行展望。黃色-紅色顯晶質(zhì)石英質(zhì)玉的致色元素為Fe，致色礦物為赤鐵礦及針鐵礦；綠色石英質(zhì)玉石由鉻絹云母、綠泥石及綠簾石致色；黑色石英質(zhì)玉石由赤鐵礦及石墨致色。提出未來在離子躍遷致色、玉石中水的存在形式、黏土礦物對(duì)顏色的富集作用及顏色表征體系等方面加強(qiáng)研究工作，期望提高玉石利用率，建立一套符合市場(chǎng)的科學(xué)分級(jí)評(píng)價(jià)方案。

關(guān)鍵詞：顯晶質(zhì)石英質(zhì)玉；顏色成因；致色元素；致色礦物；未來展望

中圖分類號(hào)：P575" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號(hào)：2095-2945（2025）06-0098-04

Abstract： Color is an important factor determining the price of jade， and the research on the causes of color has important practical significance to jade. This paper systematically reviews previous relevant research， summarizes the latest research results on the color origin of crystal quartz jade， and discusses the research progress on the color origin of quartz jade， so as to look forward to the future research work and direction of color origin. The coloring element of yellow-red crystalline quartzite jade is Fe， and the coloring minerals are hematite and goethite; green quartzite jade is colored by chrome sericite， chlorite and epidote; black quartzite jade is colored by hematite and graphite. It is proposed to strengthen research work in the future in aspects such as ion transition coloring， existing forms of water in jade， enrichment of color by clay minerals， and color characterization systems， hoping to improve the utilization rate of jade and establish a scientific grading and evaluation plan that is in line with the market.

Keywords： morphous quartz jade; color origin; color causing element; color causing mineral; future prospect

顯晶質(zhì)石英質(zhì)玉石品類多樣，國內(nèi)各省份均有出產(chǎn)，如新疆克拉瑪依金絲玉、云南龍陵黃龍玉等。顏色是決定玉石價(jià)格的重要因素，因此顏色成因研究對(duì)于珠寶玉石具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。但實(shí)際研究過程中由于致色礦物含量低且形態(tài)細(xì)小，對(duì)于致色礦物種類及含量分析仍存在一定困難。本文對(duì)國內(nèi)顯晶質(zhì)石英質(zhì)玉石顏色成因的研究方法和成果進(jìn)行回顧和總結(jié)，并對(duì)未來進(jìn)一步的研究工作及方向進(jìn)行展望。

1" 顯晶質(zhì)石英質(zhì)玉石定義

晶質(zhì)結(jié)構(gòu)分為顯晶質(zhì)結(jié)構(gòu)和隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。巖石學(xué)依據(jù)礦物粒度將0.02 mm作為隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)與顯晶質(zhì)結(jié)構(gòu)的界限[1]。寶石學(xué)依據(jù)肉眼及10×放大鏡區(qū)分顯晶質(zhì)及隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，若能直接觀察到玉石中礦物顆粒則為顯晶質(zhì)結(jié)構(gòu)[2]。需要強(qiáng)調(diào)的是，利用此方法區(qū)分晶質(zhì)結(jié)構(gòu)存在主觀性與局限性?，F(xiàn)行國標(biāo)GB/T 34098—2017《石英質(zhì)玉 分類與定名》將顯晶質(zhì)石英質(zhì)玉石統(tǒng)稱為石英巖玉，其主要礦物為石英，次要礦物可含赤鐵礦、針鐵礦和云母等黏土礦物，是具粒狀結(jié)構(gòu)的顯晶質(zhì)集合體，主要化學(xué)成分為SiO2，可含有Fe、Al、Mg、Ca、Na、K、Mn、Ni和Cr等元素[3]。

2" 成色機(jī)理研究現(xiàn)狀

2.1" 測(cè)試方法

顯晶質(zhì)石英質(zhì)玉石顏色成因研究方法總結(jié)如下：①利用寶石顯微鏡、偏光顯微鏡、超景深顯微鏡及掃描電鏡等手段觀察玉石結(jié)構(gòu)、致色礦物組成及顏色分布；②利用電子探針、能譜儀、電感耦合等離子體質(zhì)譜儀、X射線熒光光譜等大型儀器測(cè)量玉石的主要元素及微量元素，確定致色元素種類及其含量；③利用X射線衍射，結(jié)合紅外光譜、紫外可見光譜、激光拉曼光譜等手段進(jìn)一步確定致色礦物物相。

2.2" 主要結(jié)果

2.2.1" 常規(guī)寶石學(xué)測(cè)試

常規(guī)寶石學(xué)測(cè)試中不同產(chǎn)地顯晶質(zhì)石英質(zhì)玉石的測(cè)試數(shù)據(jù)十分接近，點(diǎn)測(cè)法測(cè)得折射率多為1.53～1.55、相對(duì)密度2.55～2.73 g/cm3、硬度6.5～7，無消光現(xiàn)象和發(fā)光性[4-5]。

2.2.2" 顯微形貌分析

偏光顯微鏡鏡下觀察結(jié)果表明，顯晶質(zhì)石英質(zhì)玉石的石英顆粒間隙存在著少量黃色和紅色外來機(jī)械混入物，普遍觀點(diǎn)認(rèn)為玉石中賦存的鐵質(zhì)氧化物使玉石呈現(xiàn)黃色和紅色[6-8]。然而鐵質(zhì)氧化物在不同產(chǎn)地、品種和顏色的顯晶質(zhì)玉石中以及不同放大倍數(shù)的顯微鏡下可呈現(xiàn)出不同的形態(tài)。在綠色和黑色顯晶質(zhì)石英質(zhì)玉石中，其中賦存的副礦物導(dǎo)致其呈現(xiàn)綠色和黑色[9-10]。

2.2.3" 致色元素

研究表明，F(xiàn)e元素在石英質(zhì)玉石中含量均明顯高于其他微量元素，并且黃色-紅色區(qū)域中Fe含量是白色部分的數(shù)倍，認(rèn)為Fe元素是黃色-紅色石英質(zhì)玉石的致色元素。在不同品種、產(chǎn)地和顏色的測(cè)試樣品中黃色-紅色區(qū)域的Fe含量可在0.01%～12.01% 之間變化，可相差幾百倍[11-13]。Fe元素含量與石英質(zhì)玉石色調(diào)深淺程度進(jìn)行呈正相關(guān)[12]，這一觀點(diǎn)現(xiàn)已被普遍接受。劉婉[11]利用掃描電鏡結(jié)合能譜儀對(duì)云南龍陵小黑山地區(qū)黃龍玉的石英晶粒及晶粒間隙的成分進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明致色元素Fe主要集中在晶粒間的縫隙處，而未在晶粒上發(fā)現(xiàn)其存在。苗煦[9]對(duì)湖南臨武黑色石英質(zhì)玉石進(jìn)行研究表明，C元素是導(dǎo)致玉石呈黑色的主要元素。鐘倩等[10]研究表明，新疆塔縣石英巖玉的綠色主要由次要礦物綠簾石中的Fe3+和Fe2+所致。綜上，紅色、黃色石英質(zhì)玉石主要是由存在于石英顆粒間隙中的鐵質(zhì)氧化物產(chǎn)生，屬于外來雜質(zhì)礦物致色；綠色石英質(zhì)玉石則是由于賦存于石英裂隙之間的綠色副礦物導(dǎo)致；黑色石英質(zhì)玉石則是同樣由于外來雜質(zhì)致色。

2.2.4" 主要致色礦物

通過致色元素分析，認(rèn)為黃色-紅色系列石英質(zhì)玉石致色礦物主要為鐵氧化物，認(rèn)為石英質(zhì)玉石顏色是由赤鐵礦[14-15]、針鐵礦[10，13]、纖鐵礦[16]以及混合物褐鐵礦[7]其中的一種單獨(dú)致色或幾種礦物共同致色。現(xiàn)有研究表明，綠色系列顯晶質(zhì)石英質(zhì)玉石的致色礦物主要為鉻絹云母[17]、綠泥石[18]、綠簾石[10]。黑色系列顯晶質(zhì)石英質(zhì)玉石則是由于赤鐵礦[18]和石墨[9]產(chǎn)生的顏色。

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，前人利用同步輻射X射線技術(shù)對(duì)云南龍陵黃龍玉、安徽霍山玉、廣西賀州玉進(jìn)行了分析測(cè)試，獲得了致色礦物種屬的信息，黃色是由于針鐵致色，紅色是由于赤鐵礦致色[19]。激光拉曼分析是最為先進(jìn)的一種包裹體無損測(cè)試技術(shù)，前人利用此方法確定了以往研究中難以對(duì)微米級(jí)細(xì)小礦物的測(cè)定，廣西賀州石英質(zhì)玉石紅色部分致色礦物為赤鐵礦，湖北麻城石英質(zhì)玉石黃色部分致色礦物為針鐵礦，新疆塔縣石英質(zhì)玉石綠色部分致色礦物為綠簾石，湖南臨武黑色石英質(zhì)玉石致色礦物為石墨[9-10，20-21]。

2.2.5" 其他影響因素

其他因素的存在也會(huì)對(duì)色調(diào)深淺產(chǎn)生一定影響，其中吸附水對(duì)顏色的影響已得到初步證實(shí)。前人通過在不同溫度條件下對(duì)丹東黃色石英質(zhì)玉石進(jìn)行處理，對(duì)比處理前后顏色的變化并用紅外光譜測(cè)吸附水含量的差異和用掃描電鏡對(duì)加熱前后的微形貌進(jìn)行觀察，證明了退色程度與吸附水逸出量之間呈正比，結(jié)構(gòu)越疏松，吸附水越易流失，并且用色度學(xué)的方法對(duì)加熱前后的顏色進(jìn)行描述，證明退色程度與加熱溫度成正比的關(guān)系[15]。此外，黏土礦物對(duì)于致色的礦物的富集起到一定作用，前人通過電子探針及X衍射在云南龍陵黃龍玉和湖北麻城石英質(zhì)玉石中發(fā)現(xiàn)了高嶺土的存在[4，21]，推測(cè)高嶺土的吸附性使致色物質(zhì)聚集形成色斑，但這一結(jié)論還需要進(jìn)一步論證。

2.3" 成色機(jī)理

對(duì)于黃色-紅色顯晶質(zhì)石英質(zhì)玉石成色機(jī)制，可分為外源成因和內(nèi)源成因2種。研究者根據(jù)石英質(zhì)玉石的形成環(huán)境和顏色分布將成色機(jī)制總結(jié)歸納為次生外源浸潤染色（外來含F(xiàn)e溶液浸潤染色）和原生內(nèi)源氧化轉(zhuǎn)色（石英脈或玉石內(nèi)部含有的Fe2+經(jīng)長期氧化形成Fe3+），認(rèn)為玉石顏色僅集中在表層是外源成因的證據(jù)，而玉石內(nèi)部有灰黑色的黃鐵礦并且灰黑色部分與黃色和紅色部分存在漂白凈化淺色帶，是內(nèi)源成因存在的證據(jù)[22]。關(guān)于綠色顯晶質(zhì)石英質(zhì)玉石顏色形成機(jī)理，有綠泥石和綠簾石2種，其中綠泥石是一種低級(jí)區(qū)域變質(zhì)的產(chǎn)物，可以由含鋁的鐵鎂礦物蝕變產(chǎn)生，比如黑云母。根據(jù)晶體場(chǎng)理論，新疆塔縣石英質(zhì)玉石是由于離子內(nèi)部的電子躍遷呈色，新疆塔縣石英巖玉的綠色主要由次要礦物綠簾石中的Fe3+和Fe2+所致，其可見光區(qū)域內(nèi)403、455和470 nm處吸收峰分別歸屬于八面體場(chǎng)中Fe3+的6A1g→4Eg（4D）、6A1g→4T2g（4D）和6A1g→4Eg+4A1g（4G）六重～四重自旋禁戒躍遷[10]。周丹怡等[23]和苗煦[9]分別對(duì)廣西桂林龍勝縣和湖南臨武地區(qū)的黑色石英質(zhì)玉石進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，分別是鱗片狀的赤鐵礦和石墨致色，其中廣西地區(qū)的石英質(zhì)玉石跟云南龍陵黃龍的顏色形成機(jī)理相同，都屬于外來機(jī)械混入物致色，而湖南臨武地區(qū)石英巖的原巖中含有一定的有機(jī)物形成的生物碳，在成巖過程中經(jīng)理埋藏、壓實(shí)作用，在還原條件下形成烷烴，后在一定溫度壓力條件下進(jìn)一步分解形成單質(zhì)碳，使得形成的變質(zhì)巖中含有一定量的石墨。

然而，F(xiàn)e3+和Fe2+可以形成不同種類的鐵氧化物，在一定條件下，這些不同種類的鐵氧化物之間也可以相互轉(zhuǎn)化，其中溫度、酸堿度和氧化還原電位是主要影響因素。不同種類的鐵氧化物都有其各自的顏色，環(huán)境條件的改變可以促使這些鐵質(zhì)礦物發(fā)生轉(zhuǎn)變從而導(dǎo)致顏色的差異。此外，礦物的顆粒大小也會(huì)對(duì)顏色產(chǎn)生一定影響，一般顏色會(huì)隨著粒度減小而加深。其他陰陽離子和有機(jī)質(zhì)等物質(zhì)的存在可以延緩或加快鐵氧化物的形成和轉(zhuǎn)變的速率[24]。目前已有研究通過野外觀察在圍巖中找到了致色礦物中鐵質(zhì)來源（如黑云母、黃鐵礦），但對(duì)玉石形成過程中的氧化還原電位和酸堿度等環(huán)境因素有指示意義的礦物組合研究較少，未來可以在此方面加強(qiáng)研究，完善成色機(jī)理理論。

3" 研究結(jié)果與未來展望

3.1" 研究結(jié)果

回顧和總結(jié)以往資料，發(fā)現(xiàn)目前關(guān)于顯晶質(zhì)石英質(zhì)玉石的致色元素、致色礦物及成色機(jī)理的研究已取得部分共識(shí)。黃色-紅色顯晶質(zhì)石英質(zhì)玉石主要由賦存于石英顆粒之間及裂隙間的赤鐵礦和針鐵礦產(chǎn)生，屬外來雜質(zhì)致色。綠色顯晶質(zhì)石英質(zhì)玉石則是由石英質(zhì)玉石中副礦物致色，主要為鉻絹云母、綠泥石和綠簾石，綠簾石是屬于近年發(fā)現(xiàn)的新致色礦物類型。黑色顯晶質(zhì)石英質(zhì)玉石主要是由石英基底中分布的鱗片狀赤鐵礦致色和石墨致色。

成色機(jī)理分為外源成因、內(nèi)源成因、離子內(nèi)部的電子躍遷3種機(jī)制。外源成因是通過外來含F(xiàn)e溶液浸潤染色，內(nèi)源成因則為石英脈或玉石內(nèi)部含有的Fe2+經(jīng)長期氧化形成Fe3+，離子躍遷致色則是電子由基態(tài)到激發(fā)態(tài)的能級(jí)躍遷所致。黃色-紅色顯晶質(zhì)石英質(zhì)玉石致色礦物主要集中在赤鐵礦、針鐵礦、纖鐵礦及混合物褐鐵礦，玉石顏色既可以由某種鐵氧化礦物產(chǎn)生，也能多種致色礦物共同作用形成過渡色。顯晶質(zhì)石英質(zhì)玉石中水的存在形式為吸附水，吸附水的逸出量與溫度成正比，褪色程度也呈正比，并且玉石結(jié)構(gòu)越疏松，越易失水，褪色也更明顯。黏土礦物對(duì)致色礦物的富集作用，現(xiàn)階段只有云南黃龍玉與麻城石英質(zhì)玉石中發(fā)現(xiàn)高嶺石與赤鐵礦或針鐵礦共生，其富集機(jī)制還需進(jìn)一步的研究。

3.2" 進(jìn)一步的研究工作及未來展望

前人利用礦物學(xué)、地球化學(xué)及光譜學(xué)等手段確定黃色-紅色、綠色及黑色石英質(zhì)玉石中致色礦物種屬。但是不同顯晶質(zhì)石英質(zhì)形成于不同的成礦背景下，反映到成色機(jī)理顯然還是有所區(qū)別，因此還需要后期更加系統(tǒng)的研究工作，可以分別從以下方面展開。

1）對(duì)于石英顆粒間致色礦物的研究，由于含量低且形態(tài)小，且受制于測(cè)試條件和各種測(cè)試手段的局限性，早期關(guān)于致色礦物的種屬一直處于推測(cè)階段。近年來，由于測(cè)試條件的改善，運(yùn)用電子探針、拉曼光譜等手段已經(jīng)可以確定礦物種屬。建議將測(cè)試與野外工作相結(jié)合，對(duì)比成礦環(huán)境條件與致色礦物之間的聯(lián)系。同時(shí)，對(duì)于國外的其他寶玉石顏色成因的研究方法進(jìn)行借鑒，對(duì)于國內(nèi)顯晶質(zhì)石英質(zhì)玉石的研究進(jìn)行可行性探索。

2）根據(jù)現(xiàn)有的研究，顏色成因機(jī)制分為3類?，F(xiàn)在大多數(shù)石英質(zhì)玉石的致色成因?yàn)橥鈦頇C(jī)械混入物致色，其中離子電子躍遷的存在形式比較少，可繼續(xù)完善此種致色機(jī)制，補(bǔ)充顏色成因的理論，為成色機(jī)理研究提供更多基礎(chǔ)資料。

3）顯晶質(zhì)石英質(zhì)玉石中水的研究還需要繼續(xù)探索，也許水的種類不僅僅是吸附水，可能存在結(jié)晶水，理論研究還需更加深入。

4）黏土礦物在大多數(shù)石英質(zhì)玉石中廣泛存在，但是關(guān)于黏土礦物對(duì)顏色成因影響的研究還相對(duì)較少。此外，可利用顏色表征體系（CIE色度系統(tǒng)、孟塞爾表色系統(tǒng)和Gem Dialogue）對(duì)不同顏色石英質(zhì)玉石進(jìn)行客觀、定量的科學(xué)表征，盡量剔除人為因素。

5）現(xiàn)階段顯晶質(zhì)石英質(zhì)玉石主要是由于赤鐵礦與針鐵礦致色，且主要產(chǎn)地都各自建立了地方標(biāo)準(zhǔn)。由于石英質(zhì)玉石產(chǎn)量大，很多石料得不到有效利用。期望未來可以提高玉石利用率，建立一套科學(xué)合理又符合市場(chǎng)需求的分級(jí)評(píng)價(jià)方案。

參考文獻(xiàn)：

[1] 于炳松，趙志丹，蘇尚國.巖石學(xué)（第二版）[M].北京：地質(zhì)出版社，2012.

[2] 張蓓莉.系統(tǒng)寶石學(xué)[M].北京：地質(zhì)出版社，2006.

[3] 石英質(zhì)玉石 分類與定名：GB/T 34098—2017[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2017.

[4] 楊夢(mèng)楚.云南龍陵黃龍玉的成因分析以及礦物學(xué)特征、品質(zhì)特征耦合分析[D].北京：中國地質(zhì)大學(xué)（北京），2012.

[5] 楊天暢.大別山地區(qū)石英質(zhì)玉石的寶石礦物學(xué)研究[D].北京：中國地質(zhì)大學(xué)（北京），2013.

[6] 劉純.桂林“雞血紅碧玉”的玉石學(xué)特征[J].桂林理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2010（2）：223-228.

[7] 田隆.五顏六色的黃龍玉及致色機(jī)理[J].巖礦測(cè)試，2012，31（2）：306-311.

[8] 王芳，魯力，魏均啟，等.荊山玉地球化學(xué)特征與成因[J].礦物學(xué)報(bào)，2018，38（3）：263-269.

[9] 苗煦.湖南臨武黑色石英質(zhì)玉礦物學(xué)特征研究[D].石家莊：河北地質(zhì)大學(xué)，2019.

[10] 鐘倩，廖宗廷，賴萌，等.新疆塔縣石英巖玉的組成、結(jié)構(gòu)與顏色成因[J].硅酸鹽學(xué)報(bào)，2020，48（1）：104-111.

[11] 劉婉.云南龍陵小黑山地區(qū)“黃色系列玉髓”的寶石學(xué)特征研究[D]昆明：昆明理工大學(xué)，2009.

[12] 張勇，陸太進(jìn)，楊天暢，等.石英質(zhì)玉石的顏色分布及其微量元素分析[J].巖石礦物學(xué)雜志（增刊），2014（33）：83-88.

[13] 周丹怡，陳華，陸太進(jìn)，等.廣西賀州石英質(zhì)玉石“荔枝凍”的寶石學(xué)特征及顏色成因[A].中國國際珠寶首飾學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C].2015：190-195.

[14] 毛立音.瑪瑙顏色和紋環(huán)帶形成的機(jī)理[J].資源環(huán)境與工程，2006（2）：126-128.

[15] 劉冬蕊.丹東黃色石英質(zhì)玉的寶石學(xué)特征及色度學(xué)研究[D].北京：中國地質(zhì)大學(xué)（北京），2020.

[16] PARALI L， GARCIA GUINEA J， Kibar R， et al. Luminescence behavior and Raman characterization of dendritic agate in the Dereyalak village（Eskisehirl）， Turkey [J]. Journal of Luminescence， 2011（131）：2317-2324.

[17] 潘羽.河南新密密玉的寶石學(xué)特征及成因研究[D].北京：中國地質(zhì)大學(xué)（北京），2017.

[18] 李啟秀，邱志惠，阮青峰，等.石英質(zhì)玉石-秦紫玉的礦物學(xué)及顏色成因[J].礦物巖石，2020，40（1）：1-8.

[19] 張勇，周丹怡，陳華，等.應(yīng)用同步輻射技術(shù)解析黃色-紅色石英質(zhì)玉石中的致色礦物[J].巖礦測(cè)試，2016，35（5）：513-520.

[20] 張勇，魏然，柯捷，等.黃色和紅色石英質(zhì)玉石的顏色成因[J].巖石礦物學(xué)雜志，2016，35（1）：139-146.

[21] 付浩.湖北麻城石英質(zhì)玉石寶石礦物學(xué)特征研究[D].石家莊：河北地質(zhì)大學(xué)，2019.

[22] 葛寶榮.黃蠟石·黃龍玉[M].北京：地質(zhì)出版社，2007.

[23] 周丹怡，陳華，陸太進(jìn)，等.廣西不同顏色石英質(zhì)玉石寶石學(xué)特征對(duì)比[A].中國國際珠寶首飾學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C].2017：215-219.

[24] CORNCELL R M， UNANN U S. The iron oxides： Structure， Properties，Reactions， Occurences and Uses[M]. WILEY VCH GmbHamp;Co. KGaA，Weinheim， 2003.

作者簡介：施春苗（1996-），女，助理工程師。研究方向?yàn)閰^(qū)域地質(zhì)學(xué)。