翠科植物的成分和结构特征

翠科植物的成分和结构特征

翡翠是一种主要由钠碱性惠石（硬玉、钠铬惠石、绿辉石等）组成的多晶宝石。这是惠石玉。翡翠作为装饰品使用,在我国的历史并不太长,只是在清朝以后才出现在我国的装饰品中本文主要利用偏光显微镜仔细观察了翡翠的结构和矿物组成,重点放在结构上,结合其它测试方法,如电子探针,以总结出影响翡翠(限研究样品)质量的因素。本文研究的18块样品是从深圳、武汉及腾冲获取的,其中15块为原石,3块为成品(弧面型宝石),其产地均为缅甸。1样品的结构和组成特征1.1结构类型的划分依据在宝石学中,结构是指组成多晶质天然宝(玉)石和人造宝石材料的矿物颗粒的大小、形态及其相互关系翡翠是一种区域变质岩,其形成经历了多期的地质作用,如变质重结晶作用(高压低温)、动力变质作用(剪切力、扭应力的持续作用)及交代变质作用(后期热液侵入和压力作用)通过详细的显微镜观察,结合前人的研究成果,根据组成矿物的绝对大小、相对大小、形态、颗粒之间的相互关系以及矿物颗粒受后期作用的情况,所研究的18块样品的主要结构类型如下:按矿物颗粒的绝对大小划分为粗粒状变晶结构(大于2mm)、中粒状变晶结构(1～2mm)、细粒状变晶结构(0.1～1mm)、微粒状变晶结构(小于0.1mm);按矿物颗粒的相对大小划分为等粒变晶结构和不等粒变晶结构;按矿物颗粒之间的相互关系划分为碎斑结构和交代结构等;按矿物颗粒受后期作用的状况划分为糜棱结构和碎裂结构等。而种和地的划分主要依据结构及其与颜色的关系进行。表1给出了所研究的18块翡翠样品的手标本和显微镜下特征的详细描述。1.2颗粒及化学成分在所研究的18块样品中,其中17块样品主要由硬玉组成,1块的主要组成矿物为绿辉石,次要矿物有长石及不透明矿物等。硬玉是翡翠最重要的组成矿物。在镜下,硬玉多呈粒状和柱状(短柱状和长柱状)产出,也有呈纤维状产出的硬玉颗粒。粒状和短柱状硬玉颗粒多出现在透明度不好的翡翠样品中,而长柱状和纤维状硬玉颗粒多出现于样品的绿色部分。颗粒大小(长径)为0.05mm至2.50mm不等,常见为0.5～2.0mm,呈杂乱排列或定向排列。电子探针分析结果表明(表2),硬玉主要由SiO绿辉石是翡翠的另一种主要矿物。在所研究的18块样品中,只有样品14的墨绿色部分的主要组成矿物为绿辉石。在该样品中,绿辉石呈微粒状(小于0.05mm)产出,颗粒大小均匀,排列无定向。从表2可以看出,绿辉石的化学成分与硬玉稍有不同。硬玉的Al钠长石多呈椭球状和长条状产出,或组成皮壳(样品13)。从其显微特征来看,多为交代硬玉而成。这种交代作用常沿硬玉矿物的边缘、解理和裂理进行,然后逐渐扩大,甚至大部分硬玉矿物颗粒被交代,使得其残余成为粒状“斑晶”或脉状飘浮在钠长石基质之中。在绿色脉状位置,这种交代作用更为明显。不透明矿物在研究样品中常见,多沿硬玉颗粒的解理缝、裂理或裂隙分布。不透明矿物的存在对翡翠样品的透明度影响较大。但由于作者未对其进行化学研究,不知这种不透明矿物为何物。2地子类型的界定前面我们详细描述了研究样品的结构特征和矿物组成,在此我们探讨一下翡翠的结构和矿物组成与种或地的关系,即结构和矿物组成是如何影响其质量的。所谓“地”是指翡翠的底色,或称“底”,即是指翡翠中除颜色鲜艳的绿色部分以外的部分。也有人认为“地”是指翡翠的结构(欧阳秋眉,待刊)。从矿床学的角度考虑,翡翠是经过多次变质作用和热液作用形成的。作为高档的绿色翡翠应该是后期含铬离子的溶液活动于早期翡翠中,以交代或充填的方式而形成的。“地”是早期形成的翡翠,颗粒一般较粗,颜色较淡或无色(欧阳秋眉,待刊)。地子的好坏对翡翠的质量有很大的影响。按颜色、组成矿物、颗粒大小和透明度等特征,可将地子分为不同的类型。研究的18块样品多为白干地,个别为细白地(表1)。关于翡翠“种”的含意,从目前学术界和商业界的情况来看,比较混乱。归纳起来主要有3种理解:一是只指透明度,例如“有色无种”,“透明度高,则种好”,反之则“种”差;二是指矿床类型,如“老坑种”和“新坑种”;三是指颜色与透明度的关系,如“花青种”、“白底青种”等。本次收集的18块样品中,多为豆种,也有花青种、油青种和冰种(表1),有的标本没有绿色或为紫色,无法划分种,只能确定其地子类型。下面主要讨论研究样品的显微特征与3种不同含义“种”的关系。2.1材料的透明度翡翠是一种多晶质的矿物集合体,其透明度不等于所组成矿物透明度的总和。其透明度受粒间光学效应强度和光线通过界面的次数这两个因素的影响(1)在结构特征相似的情况下,矿物成分复杂多样的翡翠样品的透明度相对较差。因为多种矿物成分之间折射率差值一般大于单矿物的双折射率,所以多矿物间粒间光学效应强度会比单矿物增大,透明度降低。例如1号样品的透明度低,镜下发现该样品主要由硬玉组成,但含有长石及不透明矿物。长石的RI=1.550～1.557,而硬玉的RI=1.670～1.680;两者差值约为0.130。所以该样品的粒间光学效应较强,故其透明度低;(2)在翡翠组成矿物成分均一的情况下,具有微粒状变晶结构、纤维状变晶结构和糜棱结构的翡翠样品具有相对较高的透明度,而具有碎裂结构、细—中粒状变晶结构的翡翠样品的透明度则相对较低;其余结构的翡翠样品,透明度介于两者之间。造成这种现象的原因是:在一些结构疏松的翡翠中,硬玉矿物之间不是紧密接触,而是有一定的空隙,这些空隙之中充填有空气。空气的折射率值为1.0,与硬玉的折射率1.66有较大的差值,导致粒间光学效应达到一定强度,降低了透明度,使得翡翠不透明或微透明。而具有纤维状变晶结构和微粒粒状变晶结构的翡翠样品,其矿物之间排列紧密,基本上不具有空隙。而且由于后期应力作用,晶体排列有序度增加,边界融合不清,光学性质趋于一致,岩石的光学特性向准晶体方向转化,减少了光线的能量损失,形成良好的透明度。2.2不同坑种表面质量和矿物组成行业上称的“老坑种”和“新坑种”即是按矿床类型划分的“种”。一般来说,翡翠矿床分为4种类型:(1)原生翡翠矿床;(2)第四纪砾岩层中的翡翠矿床;(3)残坡积层的翡翠矿床;(4)现代河床的冲积矿床新坑种翡翠多产于未经水流搬运的原生矿床和经短距离搬运的残坡积矿床中,而老坑种翡翠多产于经水流长距离搬运的冲积矿床中。从薄片观察结果来看,老坑种翡翠的矿物组成比较单一,几乎由单一的硬玉矿物组成;结构比较细腻,多以纤维状变晶结构和微粒状变晶结构为主。而新坑种翡翠的矿物组成较复杂,除了主要矿物硬玉外,还含有较多的其它次要矿物,如长石和不透明矿物等。新坑种翡翠最大的特点是结构不及老坑种紧密,常为不等粒结构、碎裂结构、柱状变晶结构等。为什么会产生这种现象呢?原生矿床实际上有各种质量不等的翡翠矿石,在水流搬运过程中,一些质量差的如有裂隙的、结构疏松的、不纯的翡翠就会被淘汰,最后保留于河床中的主要是一些结构较细密、质地坚硬的翡翠。所以老坑种翡翠的质量较好,而新坑种翡翠的质量较差。2.3地与充放电材料这是翡翠“种”的最主要的含义。翡翠中的很多种都是按照透明度和颜色之间的关系划分的,如花青种、白底青种等。在此需要说明的是,按此含义划分的种总是带有“地”的内容,即“种”和“地”是两个不可分割的概念。对于某一个翡翠样品来说,可能既有地,又有种。前文已述及,地是指颜色较浅的基底部分,而种则是指颜色较深的绿色部分。而在一些低档的翡翠原料中,可能只有地而无种,在此我们以××地称呼。所收集的18块样品中,主要有豆种、白底青种、花青种、油青种、冰种、白干地及细白地。它们与结构和矿物组成的关系如表3所示。综上所述可知,翡翠的种与其矿物组成和结构具有密切的关系。对于种或地相对较差的翡翠来说,其矿物成分和结构具以下特点:(1)矿物成分多样,除硬玉以外,还有其它矿物,如不透明矿物和长石类矿物等;(2)颗粒粒度通常大于0.1mm;(3)颗粒形态多样,常呈粒状和柱状;(4)颗粒接触边界清晰,呈直线状,颗粒棱角分明,表明未经后期重结晶作用;(5)碎裂结构明显。对于种或地相对较好的翡翠来说,其矿物成分和结构具有以下特点:(1)矿物组成比较单一,以硬玉或绿辉石为主,其它矿物成分含量很少;(2)颗粒粒度细小,通常小于0.1mm;(3)矿物颗粒以纤维状和微粒状为主,呈纤维状或微粒状结构;(4)矿物颗粒接触边界(正交和单偏光镜下)模糊,一般呈弯曲状、齿状,颗粒结合紧密,表明经过后期重结晶作用。3有机溶剂的结构综上所述,我们可以得到以下结论:(1)研究样品的矿物组成以硬玉和绿辉石为主,其次有长石和不透明矿物;(2)研究样品的结构类型主要有粒状变晶结构、等粒变晶结构、不等粒变晶结构、柱状变晶结构、纤维状变晶结构、碎斑结构、交代结构、糜棱结构及碎裂结构等;(3)翡翠的结构特征与其种或地存在着一定的对应关系:透明度高的油青种、冰种经历了一定的后期地质作用的改造,如重结晶作用或交代作用,具有纤维状变晶结构或微粒状变晶结构等;透明度不太好