圖1 “紅尊皇貴"的遼寧北票“戰(zhàn)國(guó)紅瑪瑙"
       

"戰(zhàn)國(guó)紅瑪瑙"是一種隱晶質(zhì)石英質(zhì)玉石，主要產(chǎn)地為遼寧省北票地區(qū)存珠營(yíng)子村，是我國(guó)著名的瑪瑙品種之一。由于其紅黃相間的濃郁色澤和復(fù)雜多變的條狀紋理，被譽(yù)為“紅尊黃貴"的象征，近年來頗受追捧。        

為了進(jìn)一步展開對(duì)“戰(zhàn)國(guó)紅瑪瑙"的寶石學(xué)研究，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）何雪梅課題組利用拉曼光譜技術(shù)對(duì)待測(cè)礦物進(jìn)行定性分析，并結(jié)合顯微觀察、X射線粉晶衍射等技術(shù)探討了遼寧北票“戰(zhàn)國(guó)紅瑪瑙"的物相組成和地質(zhì)成因。

圖2 “戰(zhàn)國(guó)紅瑪瑙"色彩鮮艷、具有角狀細(xì)絲條帶紋理        

物相組成        

為了分析“戰(zhàn)國(guó)紅瑪瑙"的物相組成，首先利用顯微拉曼光譜儀對(duì)基質(zhì)進(jìn)行了檢測(cè)。結(jié)果表明，“戰(zhàn)國(guó)紅瑪瑙"主要由α-石英和斜硅石組成，同時(shí)也存在赤鐵礦和針鐵礦。另外，以“紅尊黃貴"著稱的“戰(zhàn)國(guó)紅瑪瑙"一般呈現(xiàn)紅黃相間的顏色，對(duì)其致色礦物的分析結(jié)果顯示，其中深紅色主要由赤鐵礦和少量α-石英組成，黃色則與針鐵礦的含量相關(guān)。        

圖4 帶狀瑪瑙樣品中斜硅石含量變化分析圖                        

圖5 帶狀瑪瑙樣品中斜硅石含量變化分析圖                        

                       

圖6 瑪瑙樣品中斜硅石含量變化分析圖                        

圖4-圖6分別為戰(zhàn)國(guó)紅瑪瑙中斜硅石含量的空間分布，含量范圍為17~54%。在圍巖附近的微粒石英含有高達(dá)54wt%的斜硅石(圖4，點(diǎn)1)，而在具有球形結(jié)構(gòu)的微粒石英集合體中，斜硅石含量要低得多(圖6b,d)。

此外，在不同時(shí)期形成的微晶二氧化硅顆粒中也發(fā)現(xiàn)了斜硅石含量的這種變化（圖6c，d），這可能反映了其成礦流體中的物理化學(xué)差異。

                       

圖7 帶狀遼寧北票戰(zhàn)國(guó)紅瑪瑙的形成過程模型

                       

結(jié)合拉曼光譜測(cè)試結(jié)果推測(cè)，當(dāng)流體流入地表或接近地表的火山角礫巖時(shí)，壓力顯著下降，溫度降至200℃以下。此時(shí)，成礦流體中的二氧化硅處于高度過飽和狀態(tài)，微晶二氧化硅迅速沉積在孔洞和裂隙壁上。

隨著二氧化硅飽和度的降低，導(dǎo)致斜硅石的含量也隨之降低，并使石英顆粒從微晶(細(xì)粒狀、纖維狀和/或二者組合)到巨晶逐漸變大(圖7)。二氧化硅過飽和時(shí)的局部振蕩會(huì)引起斜硅石含量的變化(圖7a)。

此外，在持續(xù)氧化條件下，鐵質(zhì)包裹體沿著與微晶二氧化硅顆粒組成的三明治狀?yuàn)A層平行的條帶析出(圖7b)。當(dāng)流體的pH值在酸性和堿性之間變化時(shí)，戰(zhàn)國(guó)紅瑪瑙中形成明顯的紅色、黃色和白色條帶(圖7c)。

圖8 具有紅色、黃色和白色條帶的“戰(zhàn)國(guó)紅瑪瑙"
     

在對(duì)瑪瑙等寶石進(jìn)行鑒定時(shí)，由于樣品的特殊性，對(duì)檢測(cè)儀器有很高的要求。例如，由于樣品十分珍貴，一般要求在測(cè)試過程中盡量不損壞樣品，要求儀器能進(jìn)行無損分析。另外，對(duì)瑪瑙的成分分析需要準(zhǔn)確鑒定樣品上的微小礦物，這就要求儀器能進(jìn)行微區(qū)測(cè)試。

顯微拉曼光譜技術(shù)則因其具備微區(qū)、無損、快捷等眾多檢測(cè)優(yōu)點(diǎn)，成為珍貴寶石礦物檢測(cè)手段的優(yōu)先選擇。本實(shí)驗(yàn)中全程使用了LabRAM HR Evolution 高分辨拉曼光譜儀，配備科研級(jí)正置/ 倒置顯微鏡，可實(shí)現(xiàn)UV-VIS-NIR 全光譜范圍拉曼檢測(cè)。焦長(zhǎng)達(dá)到800mm，具有超高的光譜分辨率和空間分辨率，并實(shí)現(xiàn)了高度自動(dòng)化。

LabRAM HR Evolution 高分辨拉曼光譜儀        

何雪梅課題組簡(jiǎn)介        

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（來自何雪梅公眾號(hào)：原文傳遞 | 遼寧北票戰(zhàn)國(guó)紅瑪瑙的寶石學(xué)特征及成因研究：顯微觀察、X射線粉晶衍射和拉曼光譜綜合分析）