張念朋

(山東省第五地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 泰安　271000)

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地質(zhì)與礦產(chǎn)

泰山玉的致色因素分析

張念朋

(山東省第五地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 泰安271000)

摘要：顏色是珠寶玉石寶石學(xué)特征研究的重要一項(xiàng)，是影響寶玉石價(jià)值的重要因素。泰山玉有4個(gè)顏色系列，對(duì)各系列泰山玉致色因素的分析研究具有重大意義。通過(guò)化學(xué)分析和電子探針測(cè)試，查明了泰山玉的主要化學(xué)成分，對(duì)比分析了化學(xué)成分與顏色的關(guān)系，最終確定了不同顏色系列泰山玉的致色因素。

關(guān)鍵詞：泰山玉；化學(xué)成分；致色因素

引文格式：張念朋.泰山玉的致色因素分析[J].山東國(guó)土資源，2016,32(7)：31-34. ZHANG Nianpeng. Analysis on Color Factors of Taishan Jade[J].Shandong Land and Resources, 2016,32(7)：31-34.

泰山玉是指產(chǎn)于山東省泰山西麓區(qū)域的蛇紋石質(zhì)玉，因產(chǎn)于泰山山脈而得名[1]。該玉礦在20世紀(jì)80年代開(kāi)采鈣鎂磷肥及冶金熔劑用蛇紋巖時(shí)發(fā)現(xiàn)，并開(kāi)始了小規(guī)模的加工利用[2]。2009年，山東省第五地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院對(duì)該玉礦做了正式勘查評(píng)價(jià)后，泰山玉市場(chǎng)迅速發(fā)展壯大，知名度有了較大提高，因此，需要加大對(duì)泰山玉各方面特征的深入研究。顏色是珠寶玉石寶石學(xué)特征研究的重要一項(xiàng)，也是影響寶玉石價(jià)值的重要因素。泰山玉有多種顏色，價(jià)值差別懸殊，因此，對(duì)泰山玉致色因素的分析研究具有重大意義。

1泰山玉的顏色

泰山玉的基礎(chǔ)顏色主要是綠色和黑色，極少數(shù)為褐色[3]。另外，因含有不同顏色的共生礦物，有的泰山玉表面看起來(lái)呈花斑色，如綠白花色、黑白花色等。因此，可將泰山玉的顏色分為綠色、黑色、褐色和花色4個(gè)系列。

2采樣化驗(yàn)

2.1采集樣品

為了全面反映泰山玉的化學(xué)成分，該次工作采取了不同顏色、質(zhì)地、透明度的具有代表性的綠色、黑色、花色系列樣品各6件，褐色系列樣品2件，共20件樣品進(jìn)行化學(xué)全分析，樣品規(guī)格8cm×8cm×8cm左右。為進(jìn)一步研究顏色深淺不同的綠色泰山玉的致色元素，將采集的大量樣品切制成3cm×2cm×0.5cm統(tǒng)一規(guī)格的玉片，從中挑選了6件顏色均勻由深到淺的綠色系列玉片進(jìn)行微區(qū)電子探針?lè)治觥Ｉ鲜鏊袠悠肪勺允D泰山玉礦坑內(nèi)。

2.2化驗(yàn)測(cè)試

化學(xué)全分析由山東省魯南地質(zhì)工程勘察院實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)，檢測(cè)環(huán)境溫度28℃，相對(duì)濕度55，主要檢測(cè)儀器為天平、滴定管、原子吸收。根據(jù)樣品化驗(yàn)數(shù)據(jù)，將每一顏色系列進(jìn)行算數(shù)平均，結(jié)果見(jiàn)表1。電子探針?lè)治鲇芍袊?guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)，檢測(cè)儀器為JXA-8810型電子探針顯微分析儀，加速電壓為15～20kV，電流為20nA，束斑直徑為5μm。每件樣品測(cè)多個(gè)點(diǎn)求各組分平均值，結(jié)果見(jiàn)表2。

3致色因素分析

3.1主要化學(xué)成分與顏色的關(guān)系

根據(jù)表1中化學(xué)成分?jǐn)?shù)據(jù)，以主要元素含量為縱坐標(biāo)，以不同顏色系列為橫坐標(biāo)，繪制成相應(yīng)的變化曲線(xiàn)圖(圖1-a、圖1-b)。

表1　各顏色系列玉石主要組分平均含量

表2　泰山玉電子探針?lè)治鼋Y(jié)果　W%

由圖1-a看出，SiO2變化曲線(xiàn)從黑色→花色→綠色呈上升趨勢(shì);然后從綠色→褐色呈略微下降趨勢(shì)。MgO曲線(xiàn)從黑色→花色呈下降趨勢(shì)，然后從花色→綠色→褐色呈上升趨勢(shì)?？傮w看，上述2種泰山玉主要化學(xué)成分在各顏色系列中的含量差別不大。Fe2O3曲線(xiàn)呈快速下降趨勢(shì)，F(xiàn)eO，Al2O3，CaO曲線(xiàn)均是先從黑色至花色呈上升趨勢(shì)，然后再呈快速下降趨勢(shì)。如果將Fe2O3和FeO合在一起看，則呈整體下降趨勢(shì)?？傻茫谏突ㄉ袷染G色和褐色玉石含F(xiàn)e元素多，Ca，Al元素在花色玉石中含量最高。

圖1　泰山玉主要化學(xué)成分與顏色關(guān)系圖

由圖1-b看出，Mn,Co曲線(xiàn)呈總體下降趨勢(shì);Ti,Cr,Ni曲線(xiàn)從黑色至花色至綠色呈下降趨勢(shì);然后從綠色至褐色呈上升趨勢(shì);S曲線(xiàn)先從黑色至花色呈下降趨勢(shì)，然后呈快速上升趨勢(shì)。可得，泰山玉的主要微量元素中，Ti,Cr,Ni在黑色玉石中的含量最高;在綠色玉石中的含量最低;Mn在花色玉石中含量最高;S在褐色玉石中含量最高。

3.2各顏色系列泰山玉的致色因素

蛇紋石礦物本身為無(wú)色至淡黃色、黃綠色至綠色，受共生礦物影響，蛇紋石玉還有白色、棕色、黑色及多種顏色的組合[4]。據(jù)此，可認(rèn)為泰山玉中的綠色系列為蛇紋石礦物本身顏色所致，是由組成蛇紋石的化學(xué)元素致色，具體致色元素在后文中分析；黑色、花色及褐色系列顏色為共生礦物所致。

由以上可知，Si,Mg在不同顏色系列中的含量差別不大;且為蛇紋石固有化學(xué)成分，是具有高對(duì)稱(chēng)和穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的陽(yáng)離子，可見(jiàn)光提供的能量，不足以使它們的外層電子躍遷而使礦物質(zhì)色[5]。黑色系列比綠色系列玉石含有更多的Fe,Ti,Cr,Ni元素，這些元素除部分進(jìn)入蛇紋石化學(xué)成分內(nèi)，其余的會(huì)形成新礦物與蛇紋石共生，主要有鉻鐵礦、磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦等，多為黑色礦物。通過(guò)電子探針對(duì)黑色玉石進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)蛇紋石內(nèi)彌散有許多十分細(xì)小的鐵礦物(圖2)，因此，認(rèn)為就是這些黑色鐵礦物影響了黑色系列玉石的顏色及透明度，這與河南黑綠玉的情況一致[6]。

圖2　黑色玉石中鐵礦物(白點(diǎn))

花色系列玉石含有相對(duì)較多的Ca，Al，F(xiàn)e元素，Ca主要存在于與蛇紋石共生的礦物中，如鈣鎂透閃石、方解石、白云石、磷灰石等，這些礦物呈白色，是構(gòu)成花色玉石中白色花斑的主要組分；Al除少量類(lèi)質(zhì)同象替代Si進(jìn)入蛇紋石內(nèi)外，主要存在于與蛇紋石共生的綠泥石中，綠泥石多呈暗綠至綠黑色，比蛇紋石顏色深，能引起不同深淺綠色的花斑；Fe主要存在于黑色鐵礦物中，是花色玉石中黑色斑點(diǎn)的主要組分。因此，含鈣鋁鐵的不同顏色礦物為花色系列玉石的主要致色因素。褐色系列玉石中S元素含量比其它系列玉石中的含量高得多，硫化物多呈黃色—紅色調(diào)，如黃鐵礦、方黃銅礦、針鎳礦等，故硫化物應(yīng)為褐色系列玉石的致色因素。

3.3綠色系列泰山玉的致色元素

由此可知，綠色系列的致色因素為自身蛇紋石致色，為進(jìn)一步研究蛇紋石的致色化學(xué)元素，需排除共生礦物的影響，故利用電子探針對(duì)微區(qū)蛇紋石礦物的化學(xué)成分進(jìn)行分析。

前人研究結(jié)果表明[7-8]，引起礦物致色的離子主要是元素周期表中第四周期的8個(gè)過(guò)渡元素離子，即Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu。根據(jù)泰山玉的光譜分析結(jié)果，其內(nèi)Ti,V,Co,Cu的含量極少，平均含量低于0.01%，對(duì)泰山玉的顏色影響有限。

根據(jù)表2中的分析結(jié)果，繪制了FeO,NiO,Cr2O3,MnO四種致色成分含量與不同深淺綠色系列泰山玉的變化曲線(xiàn)圖(圖3)。

圖3　綠色泰山玉致色成分含量曲線(xiàn)圖

由圖3看出，F(xiàn)eO含量自墨綠至翠綠色隨綠色變淺呈快速下降趨勢(shì)，然后從翠綠至綠白色，則下降不大，幾近水平狀，而翠綠、黃綠、綠黃、綠白色中，綠色調(diào)已經(jīng)較淡或已非主色調(diào)。因此，泰山玉的綠色深淺與FeO含量呈正相關(guān)性。

另外，由墨綠至綠白色綠色由深至淺，NiO含量曲線(xiàn)呈波浪狀下降趨勢(shì)，說(shuō)明泰山玉的綠色深淺與NiO含量呈大致正相關(guān)性。Cr2O3含量曲線(xiàn)呈快速下降趨勢(shì)，說(shuō)明泰山玉的綠色深淺與Cr2O3含量呈正相關(guān)性。MnO含量曲線(xiàn)總體呈水平波浪狀變化，說(shuō)明泰山玉的綠色深淺與MnO的含量相關(guān)性不大。

上述4種致色成分中，F(xiàn)eO的含量最高，約是其他3種成分含量的十倍左右，因此，可確定綠色系列泰山玉的致色元素主要是Fe元素，其次是Cr元素，另外，Ni元素對(duì)其也有一定影響，而Mn元素對(duì)其影響不大。其中，F(xiàn)e元素是許多蛇紋石玉的致色元素，如岫巖玉[9]、南鄭蛇紋石玉[10]。

4結(jié)語(yǔ)

泰山玉的顏色分為綠色、黑色、褐色、花色4個(gè)系列，利用化學(xué)全分析對(duì)其化學(xué)成分進(jìn)行了化驗(yàn)測(cè)試。通過(guò)分析，泰山玉的主要化學(xué)成分SiO2,MgO在各顏色系列中的含量差別不大;Fe2O3和FeO的總含量從黑色→花色→綠色→褐色呈下降趨勢(shì);CaO,Al2O3在花色玉石中含量最高。主要微量元素中，Ti,Cr,Ni在黑色玉石中的含量最高;在綠色玉石中的含量最低;Mn在花色玉石中含量最高;S在褐色玉石中含量最高。

經(jīng)綜合分析認(rèn)為，黑色、花色及褐色系列泰山玉的顏色為其體內(nèi)共生礦物致色，綠色系列泰山玉的顏色為蛇紋石礦物本身顏色所致。其中，黑色系列泰山玉的致色因素為細(xì)小的鉻鐵礦、磁鐵礦等鐵礦物，花色系列泰山玉的致色因素為含鈣鋁鐵的不同顏色礦物，褐色系列泰山玉的致色因素為硫化物礦物。

利用電子探針對(duì)不同深淺綠色系列泰山玉微區(qū)蛇紋石礦物的化學(xué)成分進(jìn)行了測(cè)試分析，認(rèn)為綠色泰山玉的致色元素主要是Fe元素，其次是Cr元素。

參考文獻(xiàn)：

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[10]劉養(yǎng)杰,林曉明,張婷,等.陜西漢中南鄭蛇紋石玉的礦物學(xué)研究[J].西北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2009,39(6)：1032-1036.

收稿日期：2015-10-02；

修訂日期：2015-12-13；編輯：陶衛(wèi)衛(wèi)

作者簡(jiǎn)介：張念朋(1985—)，男，山東莒縣人，工程師，主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作；E-mail：znp2008@163.com

中圖分類(lèi)號(hào)：P575

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Analysis on Color Factors of Taishan Jade

ZHANG Nianpeng

(No.5 Exploration Institue of Geology and Mineral Resources, Shandong Tai'an 271000, China)

Abstract:Color is an important factor for studying gemmological characteristics of jade and jewelry. It is also an important factor affecting the value of the gem. Taishan jade has four color series. It is of great significance to the analysis and study color factors of Taishan jade. Through chemical analysis and electronic probe test, main chemical compositions of Taishan jade have been identified, and the relationship between chemical compositions and color have been analyzed. Finally, the color factors of different colors of Taishan jade have been determined.

Key words:Taishan jade; chemical compositions; color factors