一种铅玻璃充填红宝石中的包裹体特征

第11卷 第3期
2009年 9月 宝石和宝石学杂志Jour nal of G ems and G emmolog y V ol 11 N o 3Sep 2009 收稿日期:2008 11 24 修回日期:2009 06 18
基金资助:中国地质大学(北京)大型仪器资助使用基金及创新杯项目基金;教育部新世纪优秀人才支持计划(NCE T 07 0771) 作者简介:魏然(1986-),女,中国地质大学(北京)宝石与材料工艺学硕士研究生。

一种铅玻璃充填红宝石中的包裹体特征
魏 然,李 妍,谢 予,施光海,张文淮
(中国地质大学珠宝学院,北京100083)
摘 要:采用宝石显微镜、电子探针及其背散射电子成像技术研究了目前市场上的一种铅玻璃充填红宝石样品,重点分析了其固体包裹体的成分、形态、分布等特征以及铅玻璃充填物。

该红宝石原石样品为暗红色
浅红色,透明半透明,以六方柱状为主,未见或少见桶状或腰鼓状。

研究结果显示,样品经过了铅玻璃充填与热处理,但处理温度较低,其矿物包裹体没有明显的热熔现象。

其矿物包裹体有金红石、锆石、磷灰石、云母以及尖晶石等。

其中,金红石包裹体可分为先成与同生两种,先成金红石包裹体可见破损现象,同生金红石包裹体主要呈短柱状,部分为长柱状。

最后,对该红宝石样品中包裹体的成因及其可能产地进行了讨论。

关键词:红宝石;包裹体;金红石;铅玻璃充填
中图分类号:T S93;P619.28 文献标识码:A 文章编号:1008 214X(2009)03 0022 04
Characteristics of Inclusions in Lead Glass Filled Ruby
WEI Ran,LI Yan,XIE Yu,SH I Guang hai,ZH ANG Wen huai
(S chool of Gemm ology ,China Univer sity of Geosciences ,B eij ing 100083,China)
Abstract:A kind of lead glass filled r uby samples on the m ar ket now adays are studied by u sing the gemm olog ical m icroscope,electr on m icroprobe w ith backscattered electron im aging technolog y,as well as the com positio n,morpholog y,distribution characteristics of the so lid inclusions and the lead glass fillings are analy sed.The ruby r ough samples are dark r ed to light red,tr ansparent to translucent,m ost of w hich are hex agonal column and barr el o r drum shapes are r are or no.T he r esults show that the ruby samples have been obviously modified by the lead g lass filling and heat tr eatment,but the treatm ent tem perature is low er and the mineral inclusions have no ho t melt phenomenon.T he mineral inclusions mainly in clude rutile,zircon,apatite,bio tite,spinel and so on.T he rutile inclusions have pro to genet ic and syngenetic stag es.T he protogenetic r utile inclusions are of fragm entation.T he synge netic rutile inclusions ar e m ainly short co lum n,and som e are long column.At last,the cause of the inclusions and locality in ruby sam ples are also discussed.
Key words:ruby;inclusion;rutile;lead g lass filling
红宝石在自然界中较罕见,尤其是高透明度
的优质红宝石。

世界上红宝石的重要产地有缅甸
的抹谷与孟宿、斯里兰卡、泰国、越南、中国以及东
非地区等,其中缅甸红宝石的质量优良、历史悠
久,已成为一个名声响亮的品牌。

随着宝石商贸业的发展,消费者常会对其购买或将购买的宝石产品的真伪与品质有明确的认识,甚至对其产地、形成过程等也越来越有兴趣。

在品质相同的情况
下,产于著名产地的红宝石其价格要高于其它产地的,故常有红宝石产品被冠以 缅甸红宝石或 缅甸孟宿红宝石。

一般来说,马达加斯加红宝石在进入市场前通常会进行热处理及铅玻璃充填处理,如果发现某红宝石经过了铅玻璃充填处理[1],说明其可能产于马达加斯加。

本文研究的红宝石原石(共计300多粒)购于中缅边境瑞丽一缅甸商家,其坚称该红宝石产于缅甸孟宿矿区。

笔者详细观察后发现,该红宝石经过了热处理与铅玻璃充填处理,但其包裹体特征未发生明显变化,且其矿物包裹体丰富、清晰,与缅甸孟宿红宝石中的有显著差异。

与台湾学者吴照明先生一并讨论后认为,该红宝石中的包裹体特征与马达加斯加红宝石中的相似[2~5]。

1 测试样品及方法
该红宝石原石为半透明透明,以六方柱状为主,未见或少见桶状或腰鼓状(图版! 1)。

从中选取透明度较好的20粒样品,磨制成弧面琢型(图版! 2),颜色为暗红色浅红色,透明半透明,大小约为6mm∀8mm,部分具有星光效应,肉眼还可见部分固体包裹体。

采用中国地质大学(北京)珠宝学院珠宝首饰设计与鉴定实验室提供的宝石显微镜观察了样品的包裹体特征;在初步确定了矿物包裹体的基础上,采用中国地质大学(北京)电子探针室提供的EM PA 1600型电子探针仪测试了矿物包裹体(出露于样品的抛光面上)的化学成分,并确定了其种类,同时还获取了背散射电子(BSE)图像,测试条件:电压为15kV,束电流为12nA,标样为合成与天然尖晶石、铬铁矿、镁铝榴石、角闪石、长石与单斜辉石等;在确定其矿物包裹体的种类后,再结合宝石显微镜进行了综合观察与分析。

红宝石样品的特征有:(1)明显的裂理或裂纹;(2)内部存在大量薄叶片状聚片双晶,双晶纹细窄、平直;(3)含有铅玻璃充填物,为浅黄色透明物质,残存大量的扁平气泡。

由于充填裂隙的分辨率较低,在某些方向上不易观察。

部分裂隙处有薄膜干涉晕彩,转动样品可见充填物的反光。

在宝石显微镜的暗域下,还可见蓝色紫色红色异常闪光效应。

电子探针分析结果显示,该充填物的主要成分为PbO(w B=61%~65%),为铅玻璃(SiO2的质量分数约为32%~37%),其沿不规则网脉状裂隙分布(图1),与典型的铅玻璃充填红宝石的特征相似[6]。

虽然该红宝石样品经过了铅玻璃充填处理,但该过程未对矿物包裹体(如金红石、锆石等)的物态、形状与大小等造成明显
的熔融变化。

图1 铅玻璃充填物分布于不规则网脉状裂隙中
F ig.1 L ead g lass filling s within irr egula r fractures
2 矿物包裹体特征
对20粒抛光红宝石样品的表面进行了电子探针化学成分分析,但由于其矿物包裹体较小,主要识别其种类。

经测试,其矿物包裹体主要有金红石、磷灰石、云母、锆石以及尖晶石等。

2.1 金红石
按晶体形态以及有无破损溶蚀现象,将金红石分为先成与同生[7,8]两种。

先成金红石包裹体(金红石 #)为深红色,透明度较差,大小为0.06~0.15mm,长宽比为1.0 ~3.0,自形程度较好,部分呈膝状双晶(图2)。

该类金红石孤立分布,无明显定向,部分晶体有破损、裂隙、缺失及圆化现象,说明其在被主晶红宝石捕获之前就已形成,并不同程度地遭受了一定的脆性变形甚至破碎(图3)。

图2 金红石包裹体具有膝状双晶
F ig.2 R utile inclusions w ith knee shaped twin
同生金红石包裹体(金红石 ∃)主要为鲜桔红色,透明,自形短柱状,部分为长柱状。

其晶体
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第3期 魏然等:一种铅玻璃充填红宝石中的包裹体特征
图3 脆性变形及破碎的金红石包裹体
Fig.3 Rutile inclusions with frag ile
defor matio n and f ragmentation 相对较小且变化较大,长度为0.175~0 335mm,长宽比为3.5~13.0。

短柱状金红石包裹体主要沿一定方向呈首尾相连的链状(图4a),长柱状金红石呈丛状或细小串珠状构成有一定延伸方向的集合体(图4b),有些之间的夹角约为60%,这说明该包裹体形成时受主晶红宝石的结晶习性控制是同生或者共生的标志。

部分同生金红石包裹体分布密集,其与颗粒较大的先成金红石包裹体构成似石榴石中的糖浆状(图4c)。

图4 金红石包裹体群
Fig.4 Rutile inclusion g roups
a.链状;
b.定向排列的长柱状;
c.糖浆状以上结果显示,金红石 #与金红石 ∃包裹
体没有出现较明显的晶棱、晶角及晶面的溶蚀、圆
化及热损现象,这说明其处理温度可能没有达到
900~1400&[9]。

目前,铅玻璃充填处理的较低
温度为400~1000&
[9,10]。

在这种温度下,很多宝石没有较明显的处理迹象,即矿物包裹体未发生明显变化[10]。

因此,笔者认为,本样品的处理
温度可能属于后者。

2.2 锆石按晶形,锆石可分为自形与浑圆状两类。

自形锆石一般为无色浅橙黄色,透明度较
好,长为5~30 m ,长宽比为1.2~ 2.5,主要呈
短柱状,部分为长柱状,无明显定向性,多呈孤立
状、群体状分布,其可能为先成矿物包裹体。

浑圆状锆石多呈圆形、椭圆形,在10倍放大
镜下不可见边界,周围有少量疑为因放射性所产
生的微裂纹与褐色晕圈,呈群聚集,其可能在被红
宝石捕获时已经磨圆或溶蚀,为先成矿物包裹体。

通过背散射电子图像发现,在先成深红色金
红石包裹体中也有锆石(图5中金红石为淡灰色,
锆石为白色),
但在宝石显微镜下无法观察。

图5 先成金红石、锆石及铅玻璃的BSE 图
F ig.5 BSE imag e o f proto genetic
rutile,zir con and lead glass
2.3 磷灰石
磷灰石为黄色,有黑边,半透明透明,大小
为0.35~0.70mm,长宽比为1.5~ 2.0,自形程
度较好,多为短柱状,部分晶体上有破损、裂隙,属
于先成包裹体。

2.4 尖晶石
少见,深红色,透明度差,大小为0.24~
0 36m m,主要为自形八面体。

2.5 云母较罕见,颜色暗,呈六边形片状,通过背散射电子图像及相应的能谱分析发现,云母的成分不
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均匀,片径大小约为0.15mm。

综上,该红宝石样品中的矿物包裹体以金红石与锆石居多,含有少量的磷灰石、尖晶石及黑云母,其中有两组成因显著不同的金红石包裹体和两种锆石包裹体,且部分锆石位于金红石包裹体内。

3 讨论
金红石作为红宝石中常见的矿物包裹体,在不同的产地中呈现不同的特征。

缅甸抹谷红宝石中的金红石呈3组互为60%夹角排列的细小针状;斯里兰卡红宝石中的金红石呈稀疏、均匀、定向的长丝状;中国云南红宝石中的金红石一般呈短针状;泰国红宝石中则缺失金红石[8];而本文样品中的金红石包裹体特征与上述情况有明显不同。

大理岩型是世界上红宝石矿床的重要类型,其主要产地有缅甸抹谷与孟宿、巴基斯坦H unza、阿富汗Jagdalek、越南北部、中亚的帕米尔以及中国云南哀牢山地区的沅江,其中常见方解石与白云石包裹体,而本文样品中未发现方解石与白云石包裹体。

因此,笔者认为,缅甸商人称其产于缅甸孟宿矿区可能是商业原因。

根据本文红宝石样品的矿物包裹体特征,笔者判断,其形成与基性
超基性岩的区域变质作用有关。

从其矿物包裹体种类分析,该红宝石样品的寄主岩石的矿物组合有尖晶石+云母+刚玉等,正好符合马达加斯加红宝石的两组寄主岩石矿物组合:(1)钙镁闪石、斜长石、红宝石、铬尖晶石、金云母;(2)角闪石、斜长石、红宝石、铝直闪石、石榴石和尖晶石[4,11~13],这初步印证了吴照明先生的判断
其产地可能为马达加斯加。

红宝石中金红石的微量元素种类、质量分数以及晶体形态可以作为标型特征。

当结晶速度较快时,其易出现长柱状、针状晶形;其所含微量元素种类与质量分数的不同也会影响到晶体形态;金红石的熔点为1830~1850&,当热处理温度小于1000&时,其晶体形态基本保持不变。

由于本文样品中的金红石包裹体特征与已知著名产地中的差异明显,因此,笔者认为,金红石包裹体特征可作为鉴别红宝石产地的重要依据之一。

4 结语
本文红宝石样品中有丰富的包裹体,其特征与缅甸、斯里兰卡等红宝石的特征明显不同,推断其形成与基性超基性岩的区域变质作用有关,与马达加斯加红宝石的包裹体特征相似,故认为其可能产于马达加斯加。

研究红宝石中的矿物包裹体不仅对理论研究,而且对其鉴定、评估与商贸都有较重要的意义。

另外,宝石产地特征研究的重要性正日益凸显,其它产地红宝石的特征研究,尤其是研究程度较低的某产地的红宝石,对于建立宝石产地数据库、识别宝石产地均有重要意义。

在测试工作中尹京武和徐力老师给予了支持与帮助,与吴照明、杨明星老师的讨论以及编辑们的细心工作对论文写作有很大的帮助和提高,在此谨致谢意!
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