田黄的矿物组成与微形貌特征初步研究(1).pdf

第 1 1卷 20 09正 第 3期 9月 宝 石 和 宝 石 学 杂 志 J o u r n a l o f Ge ms a n d Ge mmo l o g y Vol _l 1 No ．3 Se p． 20 09 田黄的矿物组成与微形貌特征初步研究 陈 涛 ， 姚春茂 ，亓利剑。 ， 1 ．中国地质大学珠宝学院 ， 湖北 武汉 4 3 0 0 7 4 ； 2 ． 金玉满堂珠宝行 ，福建 福州 3 5 0 0 0 1 ；3 ．同济大学 ， 唐 碉 福州市鼓 楼区 上海 2 0 0 0 9 2 摘 要 采用 X射线粉末衍射仪、 扫描电子显微镜 配能谱仪 、 红外光谱仪分别对产 自福建省寿山溪流域 的田 黄样品的基体、 “ 萝 丝纹” 、 风化皮部分的矿物组成及其微形貌特征进行了初步研究。结果发现， 田黄样 品主要由高岭石族矿物中的地开石与珍珠陶石组成， 有的样品中还含有少量的伊利石与石英， 其中在基体与 “ 萝 丝纹” 部分中未发现高岭石的存在， 而在风化皮中则发现有高岭石。田黄基体中高岭石族矿物的晶体颗 粒大小不等， 结晶程度不同。有的“ 萝 丝纹” 与基体的交界处存在一定界限。风化皮中的高岭石族矿物由于 水岩反应以及外力作用已失去了具体晶形， 但在其表面凹坑中高岭石族矿物仍保持完好的结晶形态。 关 键词 田黄； 地开石； 珍珠陶石； 风化皮； 寿山 中图分 类号 P 6 1 9 ． 2 8 ； T S 9 3 文 献标识 码 A 文章 编号 1 0 0 8 2 1 4 X 2 O O 9 O 3 0 0 0 1 0 5 Pr i ma r y S t u d y o n Cha r a c t e r i s t i c s o f M i n e r a l Co mp o n e nt s a nd M i c r o 。。 mo r p h o l o g y o f Ti a nh u a ng CHEN Ta o ，YAO Ch u n ma o ，QI Li j i a n 。 ，TANG Yu e 1 ．Ge mmo l o gi c a l I n s t i t u t e ，C h i n a Un i v e r s i t y o f Ge o s c i e n c e s，Wu h a n 4 3 0 0 7 4，Ch i n a； 2 ．Ge ms t o n e J e we l l e r y Co mpa n y，Fu z h o u 3 5 0 0 0 1 ，C h i n a； 3 ．To n g j i Un i v e r s i t y，Sh a n g h a i 2 0 0 0 9 2 ，Ch i n a Ab s t r a c t Th e Ti a n h u a n g s a mp l e s f r o m S h o u s h a n r i v u l e t i n Fu j i a n Pr o v i n c e a r e s t u d i e d r e ～ s pe c t i v e l y o n t h e mi ne r a l c o m p o ne n t s a n d mi c r o mor p hol og i c a l c h ar a c t e r i s t i c s o f t he bo d y， “ Lu o bo s i we n ” a n d we a t he r i n g s ki n p a r t s b y m e a ns of XRD 。SEM EDX a nd FTI R．The r e ～ s u i t s s ho w t ha t t he Ti a n hua ng s a mpl e s a r e m a i nl y c o mpo s e d o f di c k i t e a n d na c r i t e o f k a ol i n - g r ou p mi ne r a l s，bu t s o me c o n t a i n a l i t t l e o f i l l i t e a n d qu a r t z ． The r e i s n o ka ol i n i t e i n t he b o dy a nd “ Lu o bo s i we n ” pa r t s ．bu t f ou nd i n t h e we a t he r i ng s k i n p a r t ． The c r ys t a l s i z e a nd c r y s t a l d e g r e e o f k a o l i n g r o u p mi n e r a l s i n t h e b o d y o f t h e Ti a n h u a n g s a mp l e s a r e d i f f e r e n t ． Th e b ou n da r y o f s o me a r e a c ou l d b e o bs e r v e d be t we e n “ Lu ob os i we n” a nd bo d y pa r t s ． Th e k a o l i n gr ou p mi n e r a l s i n t he s l i c k we a t he r i n g s ki n p a r t o f Ti a nhu a ng g e m s t o ne l o s e t he i r c r y s t a l mo r ph ol o g y be c a u s e o f l i q u i d ～ r oc k r e a c t i o n a n d o ut s i d e f o r c e a c t i on，b ut t h e k a ol i n ～ gr o u p m i n e r a l s i n t he ho l e s o f f a c i e s a r e ke e p i ng t he go o d c r ys t a l m o r ph o l og y ． Ke y wo r d s Ti a n h u a n g；d i c k i t e ；n a c r i t e ；we a t h e r i n g s k i n；S h o u s h a n 闻名中外的田黄因产于福州市寿山乡寿山溪 两旁的水稻田中、 呈黄色而得名 ， 为寿山石 中最名 贵 、 最 精美 的 品种 之 一 。俗话 说 “ 黄 金 万 两 易得 ， 田黄一颗难求” ， 在中国明、 清时期， 其被雕刻成御 用玺 印或 艺 术 摆 件 进 献 皇 宫 ， 又 被 尊 为 “ 石 帝 ” 。 但关 于 田黄 的宝 石学 与 矿 物 学研 究 却 比较有 限 。 收稿 日期 2 0 0 9 0 6 1 9 修回日期 2 0 0 9 0 8 0 9 基金项 目国家自然科学基金面上项 目 4 0 7 0 2 0 0 7 和中国地质大学 武汉 第 四批优秀青年教 师资助计划项 目 作者简介 陈涛 1 9 7 9 一 ， 女， 博士 ， 讲师 ， 环境及材料矿物学专业 ， 主要从事粘土矿物学和宝石学 的教学与研究工作。 2 宝 石 和 宝 石 学 杂 志 2 0 0 9生 任磊 夫_ 1 认 为 田黄 主要 由珍 珠 陶石 组成 ， 且不 同 品种 的 田黄 如 田黄 冻 、 田黄 石 和“ 银 裹 金 ” 其 矿 物组合 各不 相 同 ； 高 天钧 等 指 出 田黄 的 主要 矿 物组 成为地 开石 ， 并 初 步探 讨 了 田黄 的物 理 与化 学风 化形 成条 件 ； 汤德 平 等 认 为 田黄 的 矿 物组 成较 复杂 ， 主要 为地开 石与珍 珠 陶石 ， 并普 遍存在 少量 的伊 利石 ； 钟 华邦 对 田黄 的外 观特征 、 市场 行情 进行 了解 析 ； 张蓓 莉 [ 5 ] 对 田黄 的颜 色 、 形 状 、 “ 皮 ” “ 萝 卜 丝纹 ” 、 红格 进行 了描述 ， 并对其 矿物组 成 也进行 了研究 。 针对 福建 寿山溪上 坂至 中坂实 地采集 的 田黄 原 石 以及 行家提 供 的 田黄样 品 ， 分别 对其 “ 萝 卜 丝 纹 ” 、 风化 皮 、 基 体 部分 的矿 物组 成 及其 微 形 貌特 征 进行 了初步研 究 ， 以揭示 三者之 间 的异 同 。 1 测试方法 选取 了 1 0块 黄 色 田黄 样 品与 1块 略带 褐 色 的 田黄样 品 图 版 I 一 1 ， 其 中 4块 样 品带 有 不 同 厚 度 的“ 皮” ， 大 部 分样 品含 有 “ 萝 卜丝纹 ” 。根据 样 品基体 、 “ 萝 卜 丝纹 ” 、 风化 皮各部 分 的特 征分别 对 其进行 了 X射线粉 末衍 射 、 扫 描 电子显 微 镜 以 及 红外光 谱测试 。采 用北京 大学地 球与 空间科学 学 院提供 的 X’ P e r t P r o MP D型衍 射仪 分 析 了样 品 的 矿 物 组 成 ，测 试 电 压 为 4 0 k V，电 流 为 4 O mA， C u 靶 ， Ni 滤 片 。其 中 ， 粉 末 衍 射 实验 的 扫描步长 为 0 ． 0 1 6 7 。 2 0 ， 扫描 时 间为 2 O s ／ 步 ， 扫描范 围为 4 。 ～6 5 。 ； 微 区衍 射实 验 的扫描 步长 为 0 ． 0 1 7 。 2 0 ， 扫描 时间 为 1 0 0 s ／ 步 ， 扫 描范 围为 5 。 ～ 8 O 。 ， 光 导 管孔 径 为 0 ． 2 mm。采用 中国地 质 大 学 武汉 珠 宝 学 院提 供 的 Ni c o l e t 5 5 0型 傅 里 叶 变换红外 光 谱 仪 对 样 品进 行 了 红外 吸 收 光谱 测 试 ， KB r 压 片法 ， 透 射 法 ， 分 辨 率 为 8 c m_ 。 ， 扫 描 范 围为 4 0 0 ～4 0 0 0 e m， 扫描 次 数 为 3 2 。采 用 中 国地质 大学 武汉 地质 过程与矿 产 资源 国家重 点实验 室提供 的 QuANT A 2 0 0 F型环 境 扫 描 电 子显微镜 配 能谱仪 对样 品 的表 面微形貌 进行 了 观察 ， 未 喷碳 ， 测试 电压为 2 O k V。 2 结果与讨论 2 ． 1 X射线粉 末衍 射 选取 2块较 小 的样 品 ， 将 其 整体 粉 碎 后 进行 了 X射线 粉 末 衍 射 实 验 。 同时 ， 切 割 另 一 块 “ 萝 卜 丝纹 ” 较 明显 的样 品 ， 使 “ 萝 卜 丝纹” 裸 露表 面并 抛 光 ， 借 助光学 显微 镜 在 “ 萝 卜丝纹 ” 上 圈 出一小 圈 ， 其直 径与“ 萝 卜 丝 纹 ” 的粗 细 略 同 ， 再 采 用 X’ P e r t P r o MP D 型衍 射仪 对 该 “ 萝 卜丝 纹” 进 行 了 “ 点” 测试 ， 以达 到 原 位测 定 与 鉴定 微 区 微量 矿 物 组 成 的 目的 ， 并 与整 体 的矿 物 组成 对 比 。图 1中 的 A， B谱 分别 为 2块 田黄样 品的 X射线 衍射 图 ， C谱 为“ 萝 卜 丝纹 ” 处 的 X射 线 衍 射 图 。图 1 a为 所 测 x射线 衍 射 图谱 与标 准地 开石 特 征 衍 射 谱 线 的对 比 地 开 石 采 用 的 p d f 卡 片号 为 7 6 0 6 3 2 ， 图 中表 示为垂 线 ， 图 1 b为 所测 X射线 衍射 图谱 与标准 珍珠 陶石特 征 衍射 谱 线 的对 比 珍珠 陶石 采 用 的 p d f 卡 片号为 8 3 0 9 7 2 ， 图中表示 为垂线 。 地开石 与 珍珠 陶石 两 种 高 岭 石 族 矿 物 多 型 存 在 各 自特 征 的 衍 射 峰 。地 开 石 在 4 ． 2 6 2 ， 3 ． 7 8 6 ， 2 ． 3 2 2 ， 2 ． 2 1 l ， 1 ． 9 7 1 A 处 存 在 特 征 衍 射 峰 ， 且 在 2 ． 6 3 3 ～2 ． 4 9 2 A之 间具 有 衍射 双 峰 ， 在 1 ． 6 9 6 ～ 1 ． 6 2 7 A 之 间存 在一 系列特 征衍 射 峰 。珍 珠 陶石 在 3 ． 4 6 6 ， 3 ． 0 5 9 A 处有 特 征衍 射 峰 ， 在 2 ． 4 5 9 ～ 2 ． 3 6 5 A 之 间有 一 系列 特 征 衍 射 峰 ， 在 1 ． 9 5 0 ～ 1 ． 8 7 5 A 范 围 内存在 连续 的 3个 小衍 射 峰 。分 析 测试 结果 表 1 显示 ， 田黄 样 品 基本 上 由高岭 石 族矿物 中的地 开 石 与珍 珠 陶 石组 成 ， 不 具有 高 岭 石 的特 征衍 射谱 峰 ， 其 中一 块 样 品含 有 少量 的伊 利石 与石英 。通 过 对 比 A 谱 、 B谱 与 C谱 发 现 ， 其 矿 物组 成 基本 一致 ， 说 明“ 萝 卜 丝纹 ” 与基体 部 分在透 明度 与细微 颜色 上的差别 不是 由矿物 组成 骥 靛 I 2 ； 、II 燃 、 救 ～ 、h __J 5 l 5 2 5 35 45 2 O ／ 。 图1 田黄样品 A， B谱 与“ 萝 丝纹” C谱 的X射线粉末衍射图 F i g ． 1 X r a y p o wd e r d i f f r a c t i o n p a t t e r n s o f Ti a nhu a ng s a mpl e s A a n d B pa t t e r ns a n d “ Lu ob os i we n” C pa t t e r n 第 3 期 陈涛等田黄的矿物组成与微形貌特征初步研究 3 表 1 田黄样品 A， B谱 与“ 萝 卜丝纹” C谱 的 X射线粉末衍射数据及 物相 分析 Ta bl e l X～ r a y p owde r di f f r a c t i on da t a a nd ph as e a na l ys i s of Ti a nhu a ng s a mpl e s A a nd B p a t t e r ns a n d “ Lu ob os i we n” C p a t t e r n 引起 ， 但其原因还有待进一步研究 。 2 ． 2 红 外光谱 为 了进 一 步对 比研究 田黄样 品不 同微 区 的高 岭 石 族 矿 物 组 成 ， 用 针 尖 分 别 刮 取 样 品 的基 体 、 “ 萝 卜 丝纹 ” 从需 抛光 的 田黄样 品表面 获取 以及 风化皮处的微量粉末 ， 并制成 KB r 压片 ， 利用红 外光谱仪研究其多型成分。高岭石族矿物为 1 1型层 状硅 酸盐 ， 多型 结构 主 要 由周期 堆 跺层 数 、 层 间旋转 角度 和 八 面体 空 位 的不 同所 决 定 ] ， 其 多型 结构 在 国 际 上 通 常依 据 羟 基 OH 在 3 6 0 0 ～ 3 7 1 0 c m 附近形 成 的伸 缩振 动峰 的 峰位 与峰 形来鉴别。高岭石在该区域 中由羟基形成 4个吸 4宝石和宝石学杂志 图2圈黄样品的基体a、 “ 萝卜丝纹 ” b 与风化皮c的红外光谱 F i g ．2F T IRspectraofbodya， “ Luobosiw en ” b andw eatheringskincofT ianhu ang sa m pl es 收峰，但由于其有序程度不同，4个谱峰的强弱有 差 异；地 开 石在该区域内有 3个呈明显阶梯 状的 吸收峰 ，从高频区到低频区 吸收依次增强，分裂明 显。有的地 开 石在3 680cm ⋯ 附近产生 一 小 吸收 肩峰；珍珠陶石在该区域 内有 3个吸 收峰，通常在 3700cm 叫 附近的吸收峰比3 64 8，3 624cm “ 附 近的弱 ，且后2个 吸收峰的强度相近，分 裂相 对较 弱 ‘’ ⋯ 。 图2为选 取不同田黄样品 的基体、 “ 萝 卜丝 纹 ” 和 风化皮处刮取 的粉末获取 的红外光谱图 。 图2a基体分 别 为珍珠 陶石 和地 开 石的红外光 谱，图 2b “ 萝卜丝纹 ” 也为珍珠 陶石 和地开 石的 红外光谱，图2c风化皮分别为高岭石 和地开 石 的红外 光谱。基体与 “ 萝卜丝纹 ” 的红外光谱测试 结果图2a，b与X射线粉末衍射的 一 致，说明基 体与 “ 萝卜丝纹 ” 处 的矿 物组成没有 差别 。图2c 显示，样品 的风化 皮处含 有高岭石。高 岭石在高 岭石族 矿 物 中通常为无序结 构1T c型或1M 型，而地开石2M，型与珍珠 陶石2M型为 有 序结构。在该风化表皮处 出现高岭石 可能是由于 田黄 在形成的过程中遭受了水 岩反 应以及 长期的 外 力作用 ，使 其结 构逐渐 从有 序向无序转变。 2．3扫描 电子显微镜 采用扫 描电子显微 镜观察了田黄样品基体 、 “ 萝卜丝纹 ” 从抛 光 的田黄样品表面获取与风化 皮中矿物的微 形貌 特征。在 较 小 倍数下可见 “ 萝 卜丝纹 ” 与基体之间存 在 一 定 的 界限图3a，在 较大倍数下可 见 “ 萝 卜丝纹 ” 与基体的交界处存在 一 定的缝隙图 3b，缝隙两边 矿物结晶颗 粒 的大 小基本 一 样。但由于样品 “ 萝卜丝纹 ” 处经过了抛 光，其具体晶形与晶体大小较难分辨。 图3田黄样品 “ 萝h丝纹 ” 的扫描电镜图 Fi g ．3SE M photographs of “ Luobosiw en ” ofT ianhuangsam pl es 田黄样品基体部 分图4a中的地开 石结晶 程度较 好，但结晶形 态较差 ，多为半自形 一 他 形 片 状 结构，晶体厚度 一 般不超 过 l扯m，但片状表面 的结晶 颗 粒直径 变化 较 大从 1 ”m到 十来微 米。地开 石晶体之间的定 向性 较 差 ，呈三维无序 排列。另外，笔 者还发现 ，基体部分除了具有较好 结 晶程度 的 晶体外面平 、棱直、角尖，还共生了 一 些结 晶程度 与 晶形都较 差的高岭石族矿物图 4b中心部分的晶体，其结晶形态是否与高岭石 族矿 物 的多型结构有 关还有待进 一 步研究。 从田黄样品 风化皮 部分图5可 见 ，风化 皮 在长期的水 岩反 应与外力作用下已不再具有高岭 石族矿物 的具体结晶 形 态 ，颗粒之间的 界 限不清 楚，从而表现为 肉眼 所见 的光 滑温润。在光 滑石 皮的表面常可观察 到 白色 点状物 ，偶见白色 结晶 颗粒图5a，能谱测试结果表明其为 含 有Na，K 与C1元素的物 质。该 物 质是后期吸附还是共生 于 田黄风化皮上也 需 要进 一 步研究。田黄样 品 的 风化皮非常 光 洁，但肉眼仍可见细小凹坑。该凹 坑内的高岭石族矿物仍具 有 完好 晶形图5b左半 第3期陈涛等田黄的矿物组成与微形貌特征初步研究 5 图4田黄样品基体部分的扫描电镜图 Fi g ．4SE M photographs ofbodyofT ianhu angsamples 图5田黄样品风化皮的扫描电镜图 Fi g ．5S EM photographa ofweatheringskinof T ianhuangsam pl es 部，晶体 大小 较 一 致片 状直径约 为5 ～ 8“m， 多呈薄片状厚 0．5 ～ 1．0 ／ ,m、似 书 本状 叠置排列。由此可 见，田黄不具晶形的 光滑表面 主要为其在水田中搬运时受外力作用打磨所致。 3 小结 通过 对寿山田黄 样品 的矿物组成 与微形貌 特 征 的初 步研究 ，获取了以下结论，同时也发现 一 些 有待进 一 步研究的问题。 1．田黄样品中基体 与 “ 萝 卜丝纹 ” 部分的矿 物 组成基本 一 样，均 由高岭石族矿物 中的地开石与 珍珠陶石组成，且不含高岭石；有的样品中还含有 少 量的伊利石与石英 。 2．田黄样品 基体部分 中的地 开石的结 晶形 态 存在差异，有 的结晶粒 度大、结 晶程度较 好，有的 则结 晶粒 度 较小、结 晶程度不好，这可能 与高岭石 族矿物的多型成分有关。 “ 萝 卜丝纹 ” 与基体的交 界 处存在 一 定的缝隙，但其两侧的 晶粒 大小 一 致。 由于 “ 萝 卜丝纹 ” 需要在抛光表面才好确认 ，因 此， 其矿物单晶体和集合体的微 形貌特 征还有待进 一 步研究。 3．田黄样品风化皮 中含有基体与 “ 萝卜丝纹 ” 中不含有 的矿物 高岭石 。样品表面 风化皮处 的高岭石族矿物由外力 冲刷打磨作用失 去了晶形 与颗 粒 界 限，从而形 成了光滑表面，但其表面凹坑 内的高岭石族 矿 物仍保持 完好的结晶形态。 参考文献 [1]任磊夫．田黄宝 石的 矿物学研 究[J] ．岩石矿物学 杂 志， 1988，7215 1 1 57． [2]高天钧，张智亮，刘 志 逊 ． 寿山石 成 矿地质 条 件及 找矿前景 [J] ．福建地质， 1 9 97，1631 10 13 1． [3]汤德平 ，郑宗坦．寿山石的矿物组成 与宝石学研究[J]．宝石 和 宝 石学 杂志，1999，1428 36． [4]钟华邦 ．寿 山石 的矿物组成与宝玉石研究[J]．宝 石 和 宝 石 学杂志，2001，3 229 30 ． [5]张 蓓莉 ．系统宝石学第二版[M]．北京地质出版 社， 2006．710． [6] WilsonM J ．AHandbookofDeterminativesinClay Min eralogy[M ] ．BritainBel lBainLtd，1987．308． [7]Johnsto nC T ，KogelJE，BishDL，eta1．Low - temperatu re F T IRstudyofkaolin gr o u p min erals[J]．ClaysandC lay Min erals，2008，5644 70485． [8] ChoocO，KimSJ．D ickiteandoth e r kaolin polym orphs {ro manA1 一 richclaydeposit ed involcanictuH。south - easternKorea[J]．ClaysandClayMin erals，2004，526 749 759．