Classification and Microscopic Characteristic of "Jinmai" Agate from Heishan, Xinjiang
-
摘要: 筋脉玛瑙作为石英质玉石中一个尤为特殊的品种，深受消费者喜爱。近年来自新疆维吾尔自治区喀什地区巴楚县黑山附近产出的筋脉玛瑙以其鲜艳丰富的颜色、奇峻多样的形态，成为最受欢迎的筋脉玛瑙品种之一。对150余件新疆黑山筋脉玛瑙样品进行常规宝石学测试并分类研究，使用偏光显微镜观察其结构特征，分析了“筋脉”以及其它特殊表面结构的微观结构成因。结果显示，黑山筋脉玛瑙根据颜色色系分为：灰绿-墨绿色系、橙红-深红色系、橙黄-土黄色系、乳白-乳黄色系、黑灰色系五类；按照表面结构特征分为：细筋脉、粗筋脉、内筋脉、外筋脉和纯筋脉和“鱼籽”，分类依据涵盖“筋脉”的粗细和分布密集程度、“筋脉”在玛瑙整体的位置以及部分特殊结构如环形突起和球粒状突起。显微结构特征显示，黑山筋脉玛瑙的主要为隐晶质结构、隐晶质纤维结构，其中“筋脉”和“鱼籽”的外部结构特征对应其内部的隐晶质纤维结构(平行纤维结构、纤维放射结构)；而基体(“肉”质)部分基本由隐晶质结构组成。结合拉曼光谱测试可知，黑山筋脉玛瑙的主要矿物成分为α-石英，次要矿物为斜硅石，部分样品中的红色球粒状杂质矿物为赤铁矿。Abstract: As a special variety of quartz jade, "Jinmai" agate, that has tendon patterns on the surface, is deeply loved by consumers. In recent years, the "Jinmai" agate produced near Heishan, Bachu County, Kashgar Prefecture, Xinjiang Uygur Autonomous Region, has become one of the most popular varieties of "Jinmai" agate due to its varied colours and various shapes.More than 150 samples of "Jinmai" agate from Heishan, Xinjiang, were studied and classified by conventional gemmological tests, and its structural characteristics were observed by a polarized light microscope, and the microstructure causes of tendon-pattern on the surface and other special surface structures were analyzed. The results show that the colour of "Jinmai" agate from Heishan, mainly includes five categories: gray-green to dark green series, orange-red to dark red series, orange-yellow to khaki series, milky-yellow to yellow series, and black to gray series. There are "tendons", thick "tendons", internal "tendons", external "tendons", pure "tendons" and "fish roe" structures, and the classification is based on the thickness and distribution density of the "tendons", the position of the "tendons" in the agate, and some special structures, such as annular protrusions and globular protrusions. The microstructural features of "Jinmai" agate from Heishan, Xinjiang are mainly cryptocrystalline structure and cryptocrystalline fiber structure, among which the external structural features of "tendons-pattern" and "fish roe" correspond to the internal cryptocrystalline fiber structure: fiber parallel structure and fibrous radiating structure; while the matrix (the "flesh" substance without special structural features) is partly composed of a cryptocrystalline structure.Raman spectra showed that the main mineral component of "Jinmai" agate from Heishan, Xinjiang is α-quartz, the secondary mineral is moganite and the red globular impurity mineral in some samples is hematite.
-
筋脉玛瑙主要产自内蒙古阿拉善一带，外蒙及新疆也有产出，作为一种新兴观赏石，对其系统性的研究成果较少，现有文献主要针对市场上主流商业品种进行了研究[1-6]。相比于市场上传统的筋脉玛瑙[7]，近年于新疆维吾尔自治区喀什地区巴楚县黑山附近产出了少量颜色鲜艳、“筋脉”结构深峻的筋脉玛瑙，一经发现便在市场上受到了消费者强烈的关注和喜爱。
为了解其宝石学特征，笔者选取了150余枚市面上巴楚县产出的黑山筋脉玛瑙次生砂矿样品，对其进行常规宝石学特征测试、分类、显微特征以及谱学研究，以探究该产地筋脉玛瑙独特颜色和表面结构的微观成因。
1. 样品特征及分类
1.1 基本特征
黑山筋脉玛瑙样品的主要外观特征如表 1和图 1所示。在整体外观特征部分，主要针对样品的颜色特征并辅助结合表面结构特征对新疆黑山筋脉玛瑙进行分组研究(A组、B组、C组、D组、E组、F组、G组、H组、I组、J组)，同时在各组中随机抽取两块样品进行常规宝石学特征测试，抛光面呈玻璃光泽，微透明—不透明，紫外荧光呈惰性，相对密度为2.65，折射率为1.54(点测)，基础宝石学参数与其他玛瑙品种无异。
表 1 新疆黑山筋脉玛瑙样品的外观特征Table 1. Appearance characteristics of "Jinmai" agate samples from Heishan, Xinjiang样本组号 外观特征 A组 多色有筋-墨绿色系：样品内部呈红色，有墨绿色外皮包裹，外皮透明度较低，可见明显的“筋脉”特征 B组 多色有筋-灰绿色系：样品内部呈橘红色，表皮呈半透明状，可见明显的“筋脉”特征 C组 有皮-多色系：样品内部呈橘红色，外皮无色透明 D组 “鱼籽”-多色系：样品内部呈黄色，表皮微带绿色，整体呈黄褐色 E组 “鱼籽”-灰绿色系：整体呈灰绿色，表面“鱼籽”特征明显 F组 “内筋”-灰绿-黄色系：整体颜色呈黄绿-墨绿色，可见明显的“内筋”即筋脉内有高透明度的线 G组 “鱼籽”-土黄-褐绿色系：整体颜色为土黄-褐绿色，褐绿色系具明显的“鱼籽”状外观，土黄色系透明度较高 H组 “鱼籽”-褐黄-褐红色系：整体呈褐红色，可见明显的“鱼籽”状外观 I组 带皮有筋、“鱼籽”-橙红色系：整体呈橙红色，大部分表层呈“鱼籽”状外观，少部分可见透明“筋脉”外皮 J组 “鱼籽”、“内筋”-灰褐色系：组内样品大部分为灰褐色，外观特征同时含有“鱼籽”和“内筋” 1.2 颜色分类
黑山筋脉玛瑙(图 2)按颜色可有单色和多色两类，单色黑山筋脉玛瑙常见灰绿-墨绿色系、橙红-深红色系、橙黄-土黄色系，少见乳白-乳黄色系、黑灰色系；多色筋脉玛瑙多数表现为内层基体和表皮颜色不统一，少量表面局部颜色不统一。综合其颜色特征分类如下。
![]()
图 2 新疆黑山筋脉玛瑙颜色特征Figure 2. Colour characteristics of "Jinmai" agates from Heishan, Xinjiang(1) 黄绿-墨绿色系：属常见品类，多为微透明，此类黑山筋脉玛瑙分为两种，一种是筋脉为墨绿-黄绿色并呈网状包裹在表面，属于多色品种(样品B-1)；另一种是外层整体呈现出较为均匀的灰绿色，多色和单色品种皆有(样品B-5，样品C-3)。
(2) 橙红-深红色系：颜色鲜艳，多为透明-半透明，通体呈现均匀红色，少部分内层为红色，而表皮为无色透明(样品I-2、样品I-13、样品I-15)。
(3) 橙黄-褐黄色系：体色均匀，不透明-半透明，颜色跨度较大，少部分为褐黄色筋脉表皮包裹着暗色内心的多色品种(样品F-2、样品F-3、样品F-13)。
(4) 乳白-乳黄色系：质地细腻，体色均匀，微透明(样品G-17、样品G-21、样品G-22)。
(5) 灰色系：微透明-不透明，颜色从银灰色到灰褐色过度，常见多色品种，内部呈不透明的灰褐色(样品J-10、样品J-12)
1.3 表面结构特征分类
利用Leica M205A高分辨率自动显微照相系统对样品进行表面微结构图像采集，选用漫反射光与光纤灯观察筋脉玛瑙表面结构特征。黑山筋脉玛瑙表面常发育网形脊状突起、环形突起、球粒状突起等，部分黑山筋脉玛瑙内部也常出现颜色、透明度截然的脉状结构、球粒状结构。所以使用表面结构特征作为另一分类依据可对黑山筋脉玛瑙进行分类：以“筋脉”的粗细和分布密集程度分为细筋脉和粗筋脉，即细筋脉为筋脉纤细密集，凸起程度不高(图 3)，粗筋脉为筋脉呈较高较粗的凸起，分布较为稀疏(图 4)；以“筋脉”在玛瑙整体的位置可分为内筋脉、外筋脉、纯筋脉。内筋脉为筋脉不仅分布于玛瑙外层，也穿插于内层(图 5)；外筋脉为筋脉只在表层出现，玛瑙内外有明显结构分层(图 6)；纯筋脉为整体由筋脉组成，没有内层基体(图 7)。此外，将环形突起和球粒状突起两种特殊结构定为“鱼籽”。“鱼籽”多为细小球粒状凸起颗粒聚集而成，球粒状突起呈透明-半透明，部分筋脉玛瑙表面如：样品H-8表面存在球粒状颗粒脱落产生的凹坑，表现为环形突起，遂将球粒状突起和环形突起归为“鱼籽”状外观(图 8)；而其他产地筋脉玛瑙“鱼籽”结构多表现为平面基底上圆圈图案的相互嵌套[7]
在部分样品中还可以表现多种结构特征共存的现象，如：样品I-4，I-6等在表层可见筋脉结构，同时断口可观察到内部存在红色的内筋脉结构，样品D-5及部分样品表层同时存在有筋脉和球粒状凸起的“鱼籽”结构。
2. 显微结构和拉曼光谱特征
2.1 显微结构特征
挑选出19颗黑山筋脉玛瑙制成薄片，显微结构观察部分使用VOSTRO320型偏光显微镜完成。
2.1.1 隐晶质结构
隐晶质结构是黑山筋脉玛瑙中最常见的结构(图 9)，常出现于外筋脉品种内部基体(图 9b，图 9c)以及内筋脉样品“肉”中(图 9f，图 9i)。单偏光下见白-浅黄白色，正交偏光下为Ⅰ级灰干涉色(图 9c，图 9f)，颗粒细小均匀，无明显集合体间隙，排列没有方向性，不可见自形晶。
![]()
图 9 隐晶质结构宏观特征与显微特征Figure 9. Macroscopic and microscopic characteristics of cryptocrystalline structure在单偏光下无法清晰见到内筋脉样品中“筋”与“肉”的界限，正交偏光下可见到隐晶质纤维颗粒相互平行定向排列形成“筋脉”，并以脉状延伸，将内筋脉隐晶质结构的“肉”分割开。
2.1.2 隐晶质纤维结构
隐晶质纤维状结构是黑山筋脉玛瑙中“筋”的主要结构，根据纤维的排列方式的差异，又可以分为平行纤维结构和纤维放射结构。
对样品进行偏光显微镜观察(图 10)发现，平行纤维结构于单偏光下呈淡黄白色，与周围隐晶质构成的“肉”的界限较为明显，正交偏光下可见Ⅰ级灰—Ⅰ级黄白干涉色(异常高干涉色是由于薄片的厚度较大引起)，周围隐晶质为Ⅰ级灰干涉色，交界明显(图 10c—图 10e)。与肉眼观察结果对应发现，平行纤维结构常沿玛瑙表层分布，构成外筋脉的外皮；在内筋脉、纯筋脉以及部分“鱼籽”品种中的“筋脉”、“鱼籽”在镜下也呈现明显的隐晶质平行纤维结构(图 10f—图 10i)。
![]()
图 10 隐晶质平行纤维结构宏观特征与显微特征Figure 10. Macroscopic and microscopic characteristics of cryptocrystalline fiber parallel structure纤维放射结构常见于部分内筋脉以及“鱼籽”的筋脉玛瑙品种，球状的隐晶质纤维集合体单偏光下为淡黄白色，相邻的球状集合体之间存在明显的界限或空隙，正交偏光下呈I级黄白色(图 11b-图 11f)。“鱼籽”类的筋脉玛瑙内部近圆形的隐晶质纤维放射状集合体是形成“鱼籽”的原因(图 11)。
![]()
图 11 隐晶质纤维放射结构宏观特征与显微特征Figure 11. Macroscopic and microscopic characteristics of cryptocrystalline fiber radiating structure同时观察I组的橙红色系筋脉玛瑙结构时，发现大量红色球粒状杂质矿物出现，单偏光下呈现明显的红色(图 12a，图 12b，图 12e)。
![]()
图 12 I组样品的宏观特征与显微特征Figure 12. Macroscopic and microscopic characteristics of group I samples2.2 拉曼光谱特征
激光拉曼测试部分使用日本JASCO品牌NRS-7500型拉曼光谱仪，激发光源波长为532 nm。采用共聚焦模式测试，输出功率4.9 mW，测试范围为0~2 000 cm-1，扫描叠加2次，每次持续时间为30 s。测试在中国地质大学(武汉)珠宝学院完成。
对黑山筋脉中不同显微结构的基底及主要杂质矿物取点进行拉曼光谱测试，测试结果(图 13a，图 13b)显示，464 cm-1处为最强拉曼光谱振动峰，并伴随126、205、260、354 cm-1和392 cm-1等石英的拉曼峰位组合。石英的振动峰464 cm-1处的强峰和353、388 cm-1处的弱峰属于Si-O弯曲伸缩振动，126、205 cm-1和260 cm-1处的峰位属于[SiO4]的旋转或者平移振动。斜硅石是石英的一种同质多象变体，常含有2%~4%的水，多以分子水和羟基水的形式存在[8]，在拉曼光谱中的特征峰主要为502 cm-1，由斜硅石的伸缩振动引起。
![]()
图 13 新疆黑山筋脉玛瑙的拉曼光谱: (a)外筋脉；(b)“鱼籽”Figure 13. Raman spectra of "Jinmai" agates from Heishan, Xinjiang: (a)external tendons; (b)"fish roe"在外筋脉样品J2选取5个基底点进行拉曼光谱测试，结果(图 13a)显示都存在502 cm-1处特征峰，以及693、794 cm-1处弱峰，502、693 cm-1和794 cm-1处均属于斜硅石的拉曼特征峰，同时处于外层隐晶质纤维结构的3个测试点J2-3、J2-4、J2-5在693 cm-1和794 cm-1两处弱峰强度高于内部隐晶质结构测试点J2-1和J2-2(图 13a)，说明外层筋脉结构中斜硅石含量高于内部隐晶质基质。“鱼籽”玛瑙的拉曼光谱(图 13b)也显示位于126、205、260、353、395、462 cm-1和502 cm-1等处石英的拉曼峰位组合，说明“鱼籽”中隐晶质纤维结构中也有斜硅石的存在。
针对红色“鱼籽”样品中的圆球状杂质矿物进行了拉曼光谱测试，结果(图 14)显示126、205、242、290、409、464、502、608 cm-1和1 319 cm-1处的拉曼谱峰，242、290、409、608 cm-1和1 319 cm-1左右的峰归属于赤铁矿的特征峰，其中1 319 cm-1峰归属于赤铁矿中两个磁振子的散射峰[9]，峰值较强。126 cm-1和464 cm-1左右的峰位属于石英的峰位，502 cm-1峰位指示了斜硅石的存在，红色杂质矿物为赤铁矿。
![]()
图 14 新疆黑山筋脉玛瑙中红色杂质矿物的拉曼光谱Figure 14. Raman spectrum of red impurity minerals in "Jinmai" agate from Heishan, Xinjiang3. 结论
通过对新疆黑山筋脉玛瑙的宝石学特征测试、薄片观察以及拉曼光谱测试，结合前人对各类玛瑙结构成因、矿物学特征的研究，得出以下结论。
(1) 新疆黑山筋脉玛瑙基本宝石学特征与玛瑙相同，但少见玛瑙的同心环带，光泽根据表层结构的不同变化较大，可呈土状、蜡状和油脂光泽。颜色多样且鲜艳，从灰褐、墨绿色系到明亮的橙黄、橙红色系皆有，跨度极大，可细分为灰绿-墨绿色系、橙红-深红色系、橙黄-土黄色系、乳白-乳黄色系、黑灰色系。
(2) 新疆黑山筋脉玛瑙表面结构类型丰富，按表面结构特征分类时，以“筋脉”的粗细和分布密集程度分为细筋脉和粗筋脉；以“筋脉”在玛瑙整体的位置分为内筋脉、外筋脉、纯筋脉；将环形突起和球粒状突起两种特殊结构定为“鱼籽”。黑山筋脉玛瑙的颜色与表面特征并无直接关联性，其表皮与内部基质常有截然的分界线，这一现象或许说明形成过程中有明显的期次变化，这一分层现象在传统其他产地产出的筋脉玛瑙中则很少出现。
(3) 黑山筋脉玛瑙的内部结构主要为隐晶质结构与隐晶质纤维结构，玛瑙中心核部少见显晶质他形石英。其基质(即“肉”的部分)与“筋脉”和“鱼籽”在结晶颗粒大小、结晶的形状、晶体的结合方式上均存在明显差异，基质的主要结构为隐晶质结构，而“筋脉”和“鱼籽”主要结构为隐晶质纤维状结构，外层“筋脉”结构和内部基质常可见到明显分层现象。隐晶质纤维状结构又包括纤维平行结构、纤维放射结构。隐晶质平行纤维结构多出现于外筋脉玛瑙外层的筋脉结构，以及部分筋脉玛瑙内部穿插的内筋脉结构；而隐晶质纤维放射结构则对应宏观的球形“鱼籽”结构。部分黑山筋脉玛瑙的表皮筋脉结构呈短纤维平行结构，由外向内矿物形态常从纤维状截然变化为隐晶质结构。
(4) 拉曼光谱测试结果显示，黑山筋脉玛瑙主要组成矿物为石英，并含有少量斜硅石的存在，主要出现在纤维平行结构、纤维放射状结构中。同时其形成过程中还常会包裹一些其他矿物如赤铁矿，其中橙红-深红色系类型的筋脉玛瑙红色正是由球粒状的赤铁矿聚集所致，当赤铁矿颗粒越小、分布越密集时，其红色调越深。
-
![]()
图 2 新疆黑山筋脉玛瑙颜色特征
Figure 2. Colour characteristics of "Jinmai" agates from Heishan, Xinjiang
![]()
图 9 隐晶质结构宏观特征与显微特征
Figure 9. Macroscopic and microscopic characteristics of cryptocrystalline structure
![]()
图 10 隐晶质平行纤维结构宏观特征与显微特征
Figure 10. Macroscopic and microscopic characteristics of cryptocrystalline fiber parallel structure
![]()
图 11 隐晶质纤维放射结构宏观特征与显微特征
Figure 11. Macroscopic and microscopic characteristics of cryptocrystalline fiber radiating structure
![]()
图 12 I组样品的宏观特征与显微特征
Figure 12. Macroscopic and microscopic characteristics of group I samples
![]()
图 13 新疆黑山筋脉玛瑙的拉曼光谱: (a)外筋脉；(b)“鱼籽”
Figure 13. Raman spectra of "Jinmai" agates from Heishan, Xinjiang: (a)external tendons; (b)"fish roe"
![]()
图 14 新疆黑山筋脉玛瑙中红色杂质矿物的拉曼光谱
Figure 14. Raman spectrum of red impurity minerals in "Jinmai" agate from Heishan, Xinjiang
表 1 新疆黑山筋脉玛瑙样品的外观特征
Table 1 Appearance characteristics of "Jinmai" agate samples from Heishan, Xinjiang
样本组号 外观特征 A组 多色有筋-墨绿色系：样品内部呈红色，有墨绿色外皮包裹，外皮透明度较低，可见明显的“筋脉”特征 B组 多色有筋-灰绿色系：样品内部呈橘红色，表皮呈半透明状，可见明显的“筋脉”特征 C组 有皮-多色系：样品内部呈橘红色，外皮无色透明 D组 “鱼籽”-多色系：样品内部呈黄色，表皮微带绿色，整体呈黄褐色 E组 “鱼籽”-灰绿色系：整体呈灰绿色，表面“鱼籽”特征明显 F组 “内筋”-灰绿-黄色系：整体颜色呈黄绿-墨绿色，可见明显的“内筋”即筋脉内有高透明度的线 G组 “鱼籽”-土黄-褐绿色系：整体颜色为土黄-褐绿色，褐绿色系具明显的“鱼籽”状外观，土黄色系透明度较高 H组 “鱼籽”-褐黄-褐红色系：整体呈褐红色，可见明显的“鱼籽”状外观 I组 带皮有筋、“鱼籽”-橙红色系：整体呈橙红色，大部分表层呈“鱼籽”状外观，少部分可见透明“筋脉”外皮 J组 “鱼籽”、“内筋”-灰褐色系：组内样品大部分为灰褐色，外观特征同时含有“鱼籽”和“内筋” 
下载: 导出CSV
-
[1] 夏玉梅, 戴苏兰, 陈大鹏, 等. 玛瑙的宝石学分类及其鉴别特征[J]. 矿物岩石, 2020, 40(2): 1-14. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KWYS202002001.htm Xia Y M, Dai S L, Chen D P, et al. Gemological classification and identification characteristics of agate[J]. Mineralogy and Petrology, 2020, 40(2): 1-14. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-KWYS202002001.htm
[2] 郦康, 张倩怡, 温浩杰. 内蒙古鄂尔多斯玛瑙宝石学特征研究[C]//. 北京: 中国国际珠宝首饰学术交流会论文集(2019). 2019: 305-309. Li K, Zhang Q Y, Wen H J. Gemological characteristics of agate from Ordos, Inner Mongolia, China[C]//. Beijing: Proceedings of China International Jewelry Academic Exchange Conference(2019), 2019: 305-309. (in Chinese)
[3] 张欢. 四川省凉山南红玛瑙的宝石学特征及结构成因分析[D]. 北京: 中国地质大学, 2018. Liu H. The study on gemological characteristics and genesis of Nanhong agate from Liangshan, Sichuan Province of China[D]. Beijing: China University of Geosciences, 2018. (in Chinese)
[4] 陈泽津. 河北宣化"战国红"玛瑙结构成因分析[D]. 北京: 中国地质大学, 2017. Chen Z J. Discussion on genesis of Zhanguohong agates from Xuanhua, Hebei Province[D]. Beijing: China University of Geosciences, 2017. (in Chinese)
[5] 孟国强, 陈美华, 蒋佳丽, 等. 河北宣化"战国红"玛瑙的结构特征及颜色成因[J]. 宝石和宝石学杂志(中英文), 2016, 18(6): 28-34. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BSHB201606004.htm Meng G Q, Chen M H, Jiang J L, et al. Structural characteristic and cause of color of "Zhanguohong" agate from Xuanhua, Hebei Province[J]. Journal of Gems & Gemmology, 2016, 18(6): 28-34. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BSHB201606004.htm
[6] 李悠. 四川省盐源玛瑙宝石矿物学研究[D]. 石家庄: 河北地质大学, 2016. Li Y. The study on gemology and mineralogy of agate in Yanyuan County, Sichuan Province[D]. Shijiazhuang: Hebei GEO University, 2016. (in Chinese)
[7] 刘皓. 石英质玉"筋脉石"宝石学特征研究[D]. 北京: 中国地质大学, 2020. Liu H. Study on gemmological characteristics of a kind of quartzose jade called "Jinmai" Stone[D]. Beijing: China University of Geosciences, 2020. (in Chinese)
[8] 周丹怡, 陈华, 陆太进, 等. 基于拉曼光谱-红外光谱-X射线衍射技术研究斜硅石的相对含量与石英质玉石结晶度的关系[J]. 岩矿测试, 2015, 34(6): 652-658. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YKCS201506007.htm Zhou D Y, Chen H, Lu T J, et al. Study on the relationship between the relative content of moganite and the crystallinity of quartzite jade by Raman scattering spectroscopy, infrared absorption spectroscopy and X-ray diffraction techniques[J]. Rock and Mineral Analysis, 2015, 34(6): 652-658. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YKCS201506007.htm
[9] de Faria D L A, Venâncio Silva S, de Oliveira M T. Raman micro spectroscopy of some iron oxides and oxyhydroxides[J]. Journal of Raman Spectroscopy, 1997, 28(11): 873-878. doi: 10.1002/(SICI)1097-4555(199711)28:11<873::AID-JRS177>3.0.CO;2-B
计量
- 文章访问数: 531
- HTML全文浏览量: 208
- PDF下载量: 81
