翡翠的结构和颜色的关系

金陵科技学院珠宝系

课程论文题目 翡翠的结构和颜色课程名称： 考查学期：2012/2013学年第一学期考查方式： 课程论文 姓名： 季元辉 学号： 0921127040 专 业:M09材料科学与工程（宝石及材料工艺）成绩： 指导老师： 廖望春翡翠的结构和颜色翡翠是珠宝玉石中最重要的玉石品种之一，以其自身品质的细腻坚韧，色彩的绚丽，文化的悠久等特性而为国内外华人所钟爱。珠宝学术界对翡翠的研究由来已久，但目前在对翡翠品质评级的量化及其影响因素等方面的研究还非常缺乏。翡翠行业的快速发展迫切要求解决翡翠价值评估体系及其影响因素的关系。翡翠的内部结构是影响其质地的关键的内在因素，对其进行深入的研究有利于揭示其本质并具有一定的实际运用价值。翡翠的结构类型较多，按颗粒大小可分为显微变晶（隐晶）结构（VO.Olrnm）、微粒变晶结构（0.01—0.1mm）、细粒变晶结构（0.1—1mm）、中粒变晶结构（1〜2mm）、粗粒变晶结构（＞2mm）；按变晶的相对大小可分为等粒变晶结构、斑状变晶结构、不等粒变晶结构；按变晶的形态可分为粒状变晶结构、柱状变晶结构、纤维状变晶结构、束状变晶结构、放射状变晶结构；按交代变质作用关系可分为净边结构、镶边结构、残余结构；按动力变质作用程度可分为碎裂结构、粗糜棱结构、糜棱结构、超糜棱结构。翡翠的结构与其形成的变质作用紧密相关。因变质重结晶作用形成，而又未经过构造变形的翡翠主要以粒状、短（粗）柱状变晶结构为主，晶粒边界清晰，粒间间隙较大，解理纹清晰可见，质地一般，透明度为微透明和不透明，如自底青种、干青种等翡翠。受动力变质作用而形成的翡翠，变形结构较发玉矿物颗粒粒度大小有密切的关系。玻璃种、冰种、品质好的油青种的翡翠为典型的显微晶质结构，矿物成分单一，主要为硬玉；粒度很细，平均粒度在0.01〜0.05mm之间，有些甚至小于O.Olmm；结构紧密，晶体间隙小,解理和微裂隙不发育。白底青种翡翠结构通常为细粒变晶结构，微透明的白底青的粒度〜般为0.1—1mm,较为润泽；不透明的白底青种翡翠为中粒变晶结构，其粒径一般大于1mm,显得质地发“干”，没有润感。豆青种翡翠为中一粗粒。变晶结构，粒径一般大于2mm,其结构比较松散，粒问的空隙较大。通过对同厚度（8.0mm）的不同品种翡翠代表性样品透射率曲线测量研究表明：透明飘蓝花具隐晶质结构的翡翠，在60倍放大镜下仍很难分辨出颗粒，且彼此之间连接紧密，其可见光的平均透过率较高；颗粒较细的细粒变晶结构（0.05〜0.1mm）的浅绿色翡翠平均透过率为中等；颗粒和间隙都较大的碎裂结构的翡翠，质地粗糙，其透过率很低。因此，结构是影响翡翠透明度的最主要原因，光线在翡翠中经过的界面次数、界面材质是影响翡翠透明度好坏的根本原因。测试结果表明:不同结构翡翠在可见光480—520nm都有相对较强的透过率，即翡翠体色对其透过率结果存在影响。翡翠的质地与其中所含硬玉颗粒的形状和排列方位也有很大关系。翡翠组成矿物呈纤维状存在的部位透明度较好，且纤维越接近平行排列质地和透明度则越好；无定向排列或无束状排列的翡翠则质地较差，透明度也相对降低。有学者通过研究认为，在高温稳定环境下单纯变质重结晶作用形成的硬玉常为粗粒短柱状;中温或中等稳定环境下形成的硬玉矿物柱体稍长些；低温定向高压下则形成细粒和纤维状硬玉矿物；当两种以上变质作用叠加时则形育，其主体结构为细粒一纤维变晶结构，质地较好，透明度为半透明或亚透明，如花青种、豆青种等翡翠。受强烈剪切应力和韧性变形作用而形成的翡翠，常具有糜棱至超糜棱结构，质地好，透明度高，为优质翡翠的主要结构，如冰种、玻璃种翡翠。成（细）柱、细粒状结构。翡翠中的絮状物在行业内称为“绵”，从科学的角度而言，絮状物是翡翠中矿物成分、矿物颗粒大小及其相互间的组合关系在视觉上的直观表现。根据絮状物的成因不同，可划分为微裂隙絮状物、矿物间隙絮状物、矿物包裹体絮状物。通过对冰种翡翠中絮状物的薄片观察和电子探针分析，此类絮状物属于微裂隙絮状物，用电子探针测试结果计算其分子式为：Nal.04Ca0012（Tio.002Feo.ooEAlo.963）Si2.01906，为硬玉的晶体化学式。因此，经研究表明它是由翡翠受构造应力作用产生的破碎裂隙、愈合裂隙、矿物解理面等引起的。翡翠的皮壳是翡翠在表生作用的影响下发生变化而形成的,由于原生翡翠的成分和结构及所经历的表生作用的方式不尽相同，从而形成了不同特征的皮壳。前人对翡翠皮壳的研究相对较少，而且多停留在描述阶段，系统性和理论性都相对较弱。本文在前人工作的基础上，通过研究翡翠皮壳的岩石地球化学特征，尝试还原翡翠经历过的原生成矿作用及后期表生作用，以便于更深入更准确地探讨翡翠的皮壳特征与内部质量之间的关系。就研究翡翠在表生作用过程中发生的变化而言，本文的研究成果具一定的理论意义；就研究如何根据翡翠皮壳特征来判断内部质量而言，本文的研究成果又具有一定的实践意义。笔者在对南海平洲、花都等翡翠原料集散地进行大量现场观察的基础上，选取了七件翡翠样品（包括4件黄色系皮壳样品，1件白色皮壳样品和2件黑色系皮壳样品）为主要研究对象，采用的研究手段和测试方法有：肉眼和偏光显微镜下观察，总结翡翠皮壳的主要矿物成分和结构特征；X射线粉晶衍射测试，分析翡翠皮壳的次要矿物成分；扫描电镜形貌分析，进一步研究翡翠皮壳的结构特征；扫描电镜能谱分析和电子探针测试，分析翡翠皮壳的化学组成及元素迁移规律。获得的主要成果如下：1.皮壳的主要矿物成分为硬玉，研究中新发现的皮壳次要矿物成分有铁白云石、三水铝石和水钙铝榴石，其他的次要矿物有高岭石、鳞绿泥石。其中高岭石在白色皮壳和黄色系皮壳中都有存在，鳞绿泥石主要见于黑色系皮壳中，而铁白云石、三水铝石则见于黄色系皮壳中，水钙铝榴石见于白色皮壳中。2.皮壳的结构与内部玉石结构并不完全一致，大部分翡翠原料，其皮壳结构与内部玉石结构相同，但皮壳矿物颗粒普遍小于内部玉石矿物颗粒，其原因是由于长距离搬运剥蚀造成，同时还有水岩反应对矿物颗粒微溶解作用影响所致；小部分原料，其皮壳结构与内部结构不同，主要是受变质作用的不均匀性影响。3.黄色系皮壳和黄一一红褐色雾区都发现有褐色呈隐晶质状态的氧化铁质分布于矿物解理和缝隙中，但雾区被浸染的程度较皮壳严重，其原因是由于皮壳处的铁质被风化淋滤所致。雾的选择性出现可能与翡翠原料皮壳矿物颗粒与内部玉石矿物颗粒差异大小有关，研究发现雾仅出现于皮壳矿物颗粒与内部玉石矿物颗粒差异小的翡翠原料中。4•皮壳处富集Ca、Fe、Si等元素，一方面，在表生条件下，Ca、Fe元素较易替代硬玉中的Na、Al等元素；另一方面，Fe元素在皮壳上的富集趋势主要有两个影响因素，其一，无论是还原条件还是氧化条件，翡翠内部的Fev'2+>含量都相对高于皮壳处的Fev'2+>含量，从而造成Fe元素往皮壳处迁移并富集，其二，氧化条件下，外界环境中的Fe元素进入翡翠矿物解理及缝隙，也使得Fe元素富集于皮壳中，这一因素其实是主因中的次要因素。5.黄色系皮壳颜色的深浅与内部Fe元素含量的高低有关，即皮壳的黄色色调越深（如棕色），则内部Fe元素含量越高：皮壳黄色调越浅（如浅黄白色），则内部Fe元素含量越低。另外，关于翡翠皮壳的岩石地球化学特征与内部质量之间的关系，本文分别从颜色关系、成分关系、结构关系和裂隙分布状态四个方面进行了研究和探讨，获得的主要成果如下：1•黄色系皮壳按其颜色深浅不同对应内部玉石颜色不同，黄色色调明显的皮壳，其内部玉石可能出现绿色（常见）和翡色（少见），浅黄色皮壳，内部玉石可能出现淡紫色和淡绿色；白色皮壳，内部玉石可能出现白色或无色，偶见秧苗绿色；黑色系皮壳，内部玉石可能出现鲜绿色、茄紫色、蓝灰绿色、灰白色和黑色。2.皮壳矿物出现褐铁矿，其内部玉石可能出现绿色、翡色或淡紫色；皮壳矿物出现较多高岭石，内部玉石钠长石含量较高，透明度好；皮壳矿物出现蒙脱石，内部可能含有绿辉石、透辉石、钠铬辉石，内部玉石可能呈现黑色、深绿色或鲜绿色；皮壳矿物出现绿泥石，其内部玉石透明度较好；皮壳矿物出现钠长石或角闪石，内部玉石整体质量差，但若钠长石含量多，则玉石透明度较好。3.皮壳结构与内部玉石结构一致时，则皮壳结构粗，内部玉石结构也相应较粗，皮壳结构细，内部玉石结构也相应较细；若发现皮壳处有矿物钠长石、角闪石、高岭石、透辉石、蒙脱石或有具铁风化色的点状、钉状、槽状凹陷，则内部玉石可能出现交代变质结构。钠长石含量高的翡翠，其皮壳结构往往与内部玉石结构不一致，皮壳结构十分粗糙，但内部玉石结构相对较细腻。4.原石外形浑圆，光滑平顺者，其玉石内部裂隙少，整体质量高；原石外形棱角较分明，手触摸后凹凸感明显者，玉石内部裂隙多，整体质量不高；若发现有小构造发育者，或者有碎裂结构者，其内部玉石裂隙多，质量差。玉石级翡翠主要产于缅甸北部密支那地区的乌龙河流域，根据翡翠矿床的地质特征，缅甸翡翠矿床可分为原生矿床和次生矿床，次生矿床翡翠品质较好。据偏光显微镜观察，结合傅立叶变换红外光谱(FTIR)、阴极发光、电子探针(EPMA)等现代测试技术，对缅甸绿色翡翠的致色机理、结构、显微构造、结构和显微构造对品质的影响作了系统研究。翡翠致色机理复杂，主要有原生致色和次生致色。经偏光显微镜研究和电子探针分析认为：原生色主要是组成翡翠的原生矿物自身所产生的颜色，翠绿色翡翠主要致色元素为Cr3+；次生色主要由绿泥石、蒙脱石、伊利石等次生矿物致色，其绿色品质较低。翡翠的结构和显微构造证实翡翠是一种高温区域变质岩石，同时也是决定翡翠品质的关键因素。翡翠中常见的结构有三类：变晶结构、交代结构、碎裂及变形结构。综合分析认为：具有细粒-显微细粒变晶结构、柱状变晶结构、齿状变晶结构、糜棱结构的翡翠颜色品质相对较好，其中糜棱结构是优质