薛俊輝，王佳麗，楊凡燕

寧夏回族自治區(qū)基礎地質調查院，銀川 750021

寧夏賀蘭石是中國硯用名石之一，因產地而得名，為賦存于新元古界青白口系黃旗口組的灰紫色間灰綠色砂質板巖（圖1）。因其古樸素雅的顏色外觀、優(yōu)良的雕刻加工性能和卓異的研墨效果，開發(fā)應用越來越廣泛。前人對賀蘭石的研究也不斷深入，從宏觀的巖石學特征、工藝性能、賦存特征（如王金敏等對工藝性能、趙福壽對賦存特征、黃帥等對賀蘭石地質成因的研究），到利用現(xiàn)代大型分析儀器對賀蘭石進行解析（如孟長峰等對賀蘭石巖石礦物學特征的研究），都取得了一定成果。

圖1 賀蘭石Fig.1 HeLan Stone

前人的研究成果中，對賀蘭石的礦物組成有比較一致的觀點，認為寧夏賀蘭石主要組成礦物為水云母—絹云母，次要礦物為褐鐵礦（氧化鐵質）、石英（砂質碎屑）、綠泥石和微量的赤鐵礦、金紅石、電氣石等，但沒有進行系統(tǒng)總結次要礦物對定名賀蘭石的影響情況。寧夏地方標準《寧夏賀蘭石》中對賀蘭石的定義沒有明確規(guī)定粉砂質板巖的主、次要礦物含量、粒徑大小的范圍及其分布狀態(tài)如何時才能定名賀蘭石。本文從研究賀蘭石組成礦物賦存特征出發(fā)，探討賀蘭山含砂泥質板巖的礦物組成及對其定名賀蘭石的影響。

1 樣品的選取及基本特征

本次研究選取5 塊顏色外觀相近的具代表性的賀蘭山含砂泥質板巖樣品，對H-3、H-9、H-18 的灰紫色部分，H-8 的灰綠色部分，H-12 的灰紫色與灰綠色接觸部分磨制光薄片進行巖礦鑒定；采用靜水稱重法進行比重測試，測量3 次取平均值，換算得到密度；采用礦物硬度計進行摩氏硬度的測定。樣品的外觀描述及力學測試結果見表1。

表1 含砂泥質板巖樣品描述及力學測試數(shù)據Table 1 The sample description and geomechanical test data for the sand-bearing argillaceous slate

續(xù)表1

2 樣品組成礦物在偏光顯微鏡下的顯微特征

薄片鑒定儀器采用德國蔡司偏反光顯微鏡，型號為Axio Scope A1。實驗條件為室溫，測試單位為國土資源部銀川礦產資源監(jiān)督檢測中心。研究樣品結構構造、組成礦物的顯微特征及各礦物之間的相互關系，是樣品能否定名賀蘭石的前提。樣品組成礦物在偏光顯微鏡下的顯微特征見圖2。

2.1 水云母—絹云母

水云母—絹云母是構成樣品的主要礦物，大多已重結晶為粒度＜0.01mm 的顯微隱晶質鱗片狀、假六方板狀相互疊加的集合體，密集排列，定向分布，形成板理，具板狀構造。水云母—絹云母與綠泥石相互雜亂堆積，界線不清（圖2-a）。

云母類礦物內部具有特殊的層狀結構，結構單元層之間借助大半徑的陽離子緊密聯(lián)系起來，有效地阻止水分子進入其晶格中，使結構單元層之間聯(lián)系更為緊密。這種結構一方面使賀蘭石具有較高的韌性，另一方面形成了賀蘭石極低的孔隙度和低吸水率（0.19%~0.51%），從而表現(xiàn)出細膩溫潤的質地特征，也造就了賀蘭硯“儲墨不干”的硯用品質。

2.2 綠泥石

綠泥石是一種十分常見的中低溫熱液作用、淺變質作用和沉積作用的產物，是低級變質的特征變質礦物之一。綠泥石晶體呈假六方片狀或板狀，薄片具撓性，集合體呈鱗片狀、土狀，顏色隨含鐵量多少呈深淺不同的綠色。綠泥石在樣品中呈細小鱗片、纖維狀、葉片狀集合體及隱晶狀分散分布于水云母—絹云母間隙中，零星可見，略顯定向分布，薄片中顯淡綠色，與水云母—絹云母的細小鱗片相互疊加交錯，邊界不清（圖2-b、2-c），是巖石灰綠色的顏色成因。

2.3 石英（碎屑）

圖2 樣品組成礦物在偏光顯微鏡下的顯微特征Hyd-水云母；Chl-綠泥石；Q-石英；Hem-赤鐵礦；Rt-金紅石Fig.2 Samples' microscopic features under polarizing microscope Hyd-Hydromica；Chl-Chlorite；Q-Quartz；Hem-Hematite；Rt-Rutile

石英在樣品中呈次棱角狀—次圓狀的粉砂及細砂碎屑出現(xiàn)，以粉砂為主，粒徑0.004~0.03 mm，細砂粒徑多數(shù)小于0.06 mm；石英呈他形粒狀，多數(shù)沿板理方向定向較均勻鑲嵌分布在水云母—絹云母、綠泥石中（圖2-b、2-c)，薄片中無色，正低突起，干涉色一級灰白，含量在10%~20%，構成賀蘭石的“鋒”，起刮削研磨墨的作用。

2.4 氧化鐵質（褐鐵礦）

氧化鐵質在樣品中主要以褐鐵礦形式存在，較均勻分布，紅褐色，粒徑0.01 mm 左右，呈細小微粒狀、塵點狀均勻分散分布，少量聚集呈球狀斑點，浸染泥質礦物（水云母—絹云母）顆粒間或顆粒表面，形成氧化鐵質薄膜，是導致巖石整體呈灰紫色的直接原因。氧化鐵質（褐鐵礦）在賀蘭石中含量占比在10%左右，聚集成紅褐色薄層狀分布于灰紫色基質時成為“紅剛賀蘭石”品種（圖3），紅綠紫三色是雕刻賀蘭石擺件的優(yōu)良石材。

2.5 赤鐵礦

赤鐵礦在樣品中主要分布在灰紫色部分，呈半自形—他形細小板狀，反射率約23%~32%，具弱雙反射，反射色為微帶藍色的灰白色，強非均質性，偏光色為藍灰—黃灰，由于顆粒非常細小，粒徑多數(shù)小于0.35 mm，內反射不明顯。個別顆粒可見赤鐵礦交代磁鐵礦，留有少部分磁鐵礦殘余，形成假象赤鐵礦，呈星散狀及浸染狀散布于巖石中（圖2-d、2-e）。含量占1%~2%左右，與石英碎屑一起構成賀蘭石的“鋒”。

圖3 紅剛賀蘭石擺件Fig3 Honggang Helan Stone

2.6 金紅石

金紅石廣泛分布于各種變質巖中，常為分散細小的晶體，性質穩(wěn)定。

金紅石在樣品中以碎屑的形式呈星散狀分布，呈半自形—他形細小針柱狀、不規(guī)則粒狀，反射率約23%，顯雙反射，反射色為微帶藍色調的白色，可見白—灰白多色性，強非均質性，偏光色為灰—黃灰，由于顆粒非常細小，內反射可見呈淡黃褐色；粒徑多數(shù)小于0.03 mm（圖2-f）。

2.7 電氣石

電氣石化學性質穩(wěn)定，常見于變質巖及砂礦中。

樣品中的電氣石呈不規(guī)則粒狀、短柱狀，主要分布在樣品的灰綠色部分。薄片中電氣石呈褐綠色，多色性明顯，干涉色鮮艷，平行消光，粒徑小于0.03 mm，含量極低，偶見，星散分布，顯微鏡下光片中未能顯示。

光薄片鑒定結果表明，雖然5 個樣品的顏色外觀大致相同，結構構造及組成礦物基本一致，但由于主要礦物含量與次要礦物石英的含量、粒度以及氧化鐵質的聚集狀態(tài)不同，導致石質和力學測試數(shù)據上的微小差異，能否定名賀蘭石，須依其具體情況而定。樣品H-3、H-12、H-8 中水云母—絹云母的粒徑小于0.01 mm，含量在65%以上，石英碎屑為粒徑＜0.06 mm 的粉砂質石英,含量在5%~20%之間,摩氏硬度3~4，密度2.84 g/cm，質地致密、細膩潤澤，可以賀蘭石定名；樣品H-9 的摩氏硬度4~5，質地較粗不均勻，與其水云母—絹云母的含量低（60%~65%）、石英碎屑含量高（20%~25%，粒徑0.06~0.25 mm 的細砂占15%）并局部聚集成團塊狀有關，這類含砂泥質板巖就不能直接定名賀蘭石；樣品H-18 的密度為2.86 g/cm，與含量較高的氧化鐵質（含量10%~15%）聚集成薄層狀紅剛有關，紅剛以外的部分仍具質地細膩、硬度適中、可雕性強的工藝性能，可以賀蘭石定名，需附注說明。

3 討論

對賀蘭山含砂泥質板巖能否定名賀蘭石，須綜合考慮巖石組成礦物的賦存特征，參考相關的力學參數(shù)，結合賀蘭石市場的認可現(xiàn)狀做出合理定名。

傳統(tǒng)硯用賀蘭石質地細膩、結構致密，一般為變余泥質結構、變余鱗片狀結構；光澤柔和，一般為蠟狀光澤，拋光良好可呈油脂光澤，硬度適中、可雕性強，顏色古樸素雅。隨著賀蘭山生態(tài)環(huán)境保護政策力度加大，賀蘭石禁采，硯用賀蘭石資源日漸稀缺，大量以前達不到硯石品質的、不被認可的品種（如H-9），雖石質較粗，均勻性較差，但具有賀蘭石的顏色外觀，經過產品設計成為其他種類工藝品，擴充了賀蘭石除硯用外的范圍。這些材質的應用，對市場管理部門和檢測機構提出了挑戰(zhàn)，有必要對這類石材進行研究，進而準確命名，對賀蘭石資源的保護利用和消費者權益維護都有促進作用。

本文以賀蘭山含沙泥質板巖的組成礦物在巖石中出現(xiàn)的空間分布狀態(tài)為主線，以主次要礦物對賀蘭石品質的影響為主要因素，對含砂泥質板巖命名賀蘭石進行探討（表2），對過渡品質的含砂泥質板巖定名賀蘭石提出了建議。

3.1 主要礦物對定名的影響

絹云母—水云母是賀蘭石的主要礦物，根據巖礦鑒定統(tǒng)計結果，水云母—絹云母粒徑小于0.01 mm，含量不低于65%，是巖石石質致密、細膩潤澤的內在因素，也是賀蘭山含砂泥質板巖定名賀蘭石的前提條件和決定性因素。

3.2 次要礦物對定名的影響

綠泥石在水云母—絹云母中均勻分散混雜分布，其在灰綠色部分的含量略高于灰紫色部分，是賀蘭石灰綠色部分的致色礦物，形態(tài)多變的灰綠色提高了賀蘭石品質質量，對含砂泥質板巖定名賀蘭石沒有影響。

石英碎屑作為賀蘭石中的磨料存在，其粒度及分布狀態(tài)直接影響石材的細膩程度、總體硬度和工藝性能等品質，是含泥砂質板巖能否定名賀蘭石的關鍵。粒徑＜0.06 mm 的粉砂級石英碎屑含量＜20%，且與其他礦物均勻分布時，不影響石質，不參與賀蘭石定名；砂屑總量在20%~25%，其中粒徑0.06~0.25 mm的細砂級碎屑含量在5%~10%時，石質較粗，硬度較高，工藝性能變差，對品質有一定的影響，但又可以加以利用，制作硯石以外的工藝品，提高資源利用率，這類含砂板巖不能直接定名賀蘭石，但可以限制使用賀蘭石名稱，以“硬地賀蘭石”定名；當石英碎屑在巖石中以下兩種情況存在時不能定名為賀蘭石：①砂屑總量占比大于30%；②粒徑＞0.25 mm的中細粒級的石英碎屑導致巖石具明顯的顆粒感，嚴重影響到了外觀品質和內在性能。

在前人研究的基礎上，通過巖礦光薄片鑒定結果統(tǒng)計總結了氧化鐵質的兩種賦存狀態(tài)：一是分散態(tài)，呈褐紅色塵粒狀均勻浸染分布在水云母—絹云母表面，含量一般在5%~10%，是造成巖石具有古樸莊重的灰紫色外觀的主要因素，提高了含砂泥質板巖的視覺美感，不影響含砂泥質板巖定名賀蘭石。經過薄片顯微研究認為氧化鐵質在綠色基質中的含量低于灰紫色基質中的含量，這是本次研究對氧化鐵質的空間分布狀態(tài)提出的不同認識；二是集合體態(tài)，氧化鐵質呈褐紅色不規(guī)則薄層狀（褐鐵礦）與基質互層，定名時應該附注“紅剛賀蘭石”。若氧化鐵質層的厚度較大或均勻分布時的含量＞15%，則影響到賀蘭石認定的基本條件，此時含鐵質砂質泥質板巖不能定名賀蘭石。

3.3 副礦物對定名影響

赤鐵礦、電氣石、金紅石等在巖石中零星分散分布，粒度細小，含量＜1%，與粉砂質石英碎屑一起對“墨”起研磨刮削作用，對品質沒有影響，不參與定名。

表2 含砂泥質板巖中的礦物種類及其對品質和定名的影響Table 2 Minerals in sand-bearing argillaceous slate and the influence on the naming and quality of Helan stone

4 結論

（1）賀蘭石礦區(qū)的含砂泥質板巖不全都能定名為賀蘭石，主要礦物水云母—絹云母和綠泥石的含量及粒徑對定名賀蘭石起決定性作用。

（2）次要礦物中石英碎屑的含量及粒度、氧化鐵質的含量及賦存狀態(tài)限制賀蘭石的定名：

石英碎屑的粒度和含量對品質沒有影響的可定名賀蘭石，影響不嚴重的附注定名“硬地賀蘭石”；影響嚴重的不能定名賀蘭石。

氧化鐵質以塵點狀與其他礦物均勻混合產出時不影響定名賀蘭石；以薄層狀褐鐵礦形式出現(xiàn)于灰綠色間灰紫色基質時，附注定名賀蘭石；以厚層狀產出時，影響嚴重，不能定名為賀蘭石。

（3）少量副礦物赤鐵礦、金紅石、電氣石等，不參與賀蘭石的定名。