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新疆拜城红宝石的宝石学特征

更新时间:2016-07-05

图1 新疆拜城红宝石样品外观及荧光特征 Fig.1 Appearance and fluorescence characteristics of ruby samples from Baicheng, Xinjiang a.大颗粒红宝石晶体;b.红宝石三连晶;c.红宝石单粒晶体生长纹;d.三角形生长纹理; e,f.红宝石与珍珠云母共生;g.红宝石晶簇;h.红宝石与方解石共生形成类似文象交生结构;i.长波紫外线下荧光特征

全球范围内红宝石主要产地为缅甸、泰国、越南、斯里兰卡、马达加斯加、坦桑尼亚、莫桑比克、肯尼亚等地,中国发现的红宝石矿床(点)已有十余处,主要在云南、青海、安徽、新疆、黑龙江、海南、湖南、江苏和西藏等地区,新疆的红宝石矿点主要分布在拜城和阿克陶地区[1]。新疆拜城红宝石矿点发现于1953年,上世纪90年代初曾经开展过基础地质工作,由于工作程度低,未能取得重要地质成果。近年,当地有人零星开采,并获得一定产量。目前,新疆拜城黑英山一带发现多处矿点,从矿点的产状和红宝石原料的品质来看,该地有望成为中国一处产出高品质红宝石的产地。本次研究所采用的样品是2016年新疆拜城发现的红宝石原料,笔者利用地质学和宝石学研究方法,结合偏反光显微镜、电子探针、傅里叶红外光谱、紫外-可见吸收光谱等测试研究手段,对该地产出的红宝石样品进行了系统的宝石学特征测试和研究。

1 样品及测试方法

1.1 样品描述

红宝石样品均来自新疆拜城县黑英山一处云母大理岩中,为当地人自采的红宝石矿石。样品(图1)多数粒度在2~5 mm,有部分大于10 mm的晶体。红宝石的产出状态比较特殊:(1)大部分为红宝石的致密块状集合体,其中有类似文象结构、呈交织共生的方解石晶体(图1h);(2)部分红宝石为分散于大理岩中的粒状晶体,发育比较完整,质量较好。为分离红宝石晶体,将云母大理岩放入浓盐酸溶解、解离,得到大量粒度不一的红宝石晶体和红宝石-珍珠云母-方解石集合体。

解离出的红宝石样品颜色呈浅粉色、浅—深玫瑰红色,个别为橙红色,透明-半透明、亮玻璃光泽、贝壳状断口,呈桶状、短柱状、不规则粒状单晶及粒状集合体(图1a),个别可见多个晶体的连晶(图1b)。晶体大小不一,单晶粒度为2~15 mm,大部分晶体裂理发育,个别晶面可见斜向生长的微细生长纹(图1c)和三角形生长蚀纹(图1d),集合体伴生矿物主要为方解石、珍珠云母、钙长石(图1e,1f,1g)。

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经测试,样品折射率:1.763~1.771,双折率0.008,静水力学法测试其密度为4.00 g/cm3

图2 云母大理岩镜下特征 Fig.2 Polarizing microscope characteristics of mica marble a,b.正交偏光;c.单偏光 Ms-珍珠云母;Crn-红宝石;Cal-方解石;Grt-石榴石

1.2 测试方法

为全面测试红宝石中矿物组成、包裹体的种类及特征,观察结构构造、矿物组成,笔者磨制含红宝石云母大理岩薄片4件、光片4件,选择各种特点的红宝石数百粒磨制环氧树脂透明光片16件。使用自动研磨抛光机逐层研磨抛光,观察测试不同位置和不同种类的包裹体。全部实验测试工作均在新疆岩矿宝玉石产品质量监督检验站岩矿鉴定室完成。

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红外光谱分析使用德国BRUKER TENSOR Ⅱ型傅里叶变换红外光谱仪,反射测试法,测试温度26 ℃,湿度46%,波数范围1 800~3 700 cm-1,扫描速度1.6 kHz,扫描次数40次,精度4 cm-1

2.3.2 不同产地红宝石Cr、Fe元素分布特征

使用莱卡2700P偏反光显微镜、莱卡Z16体视显微镜分别鉴定、观察红宝石围岩半生矿物及包裹体特征。

紫外-可见光谱特征测试使用广州标旗GM-3000珠宝检测仪。测试温度26 ℃,湿度46%,波长范围225~1 000 nm,积分时间120 ms,平均次数10次。

天线H面辐射方向图都为椭圆形,具有全向辐射特性,在高频略微有点畸变。天线E面辐射方向图都为“8”字形,在各个频段表现较为一致。总的来说,满足UWB频段的通信要求。

2 测试结果与分析

2.1 显微镜下特征

经偏反光显微镜下观察,红宝石产于云母大理岩中(图2a),主要矿物为红宝石、方解石、珍珠云母、钙长石,次要矿物为石榴石和绢云母,见少量金属矿物。红宝石呈自形—半自形柱粒状,粒径多在0.6~1.9 mm间,粒径小者自形程度相对较高,偏光显微镜下红宝石大部分有碎裂及裂理(图2b),个别内部包含方解石、石榴石包裹体(图2c)。金属矿物为褐铁矿,半自形-他形粒状,多分布于方解石间或云母间,结合重砂分析,褐铁矿应为黄铁矿蚀变产物。光片中常见半自形板状、他形粒状金红石,并可见少量叶片状石墨,与重砂分析结果一致。值得一提的是样品中金红石单晶呈柱粒状,颜色呈褐红—黑色,与常见的金红石有一定区别。重砂矿物分析还发现少量的硬水铝石、榍石、金红石、铬白云母、电气石。

2.2 包裹体特征

图3 新疆拜城红宝石中包裹体形态 Fig.3 Inclusions morphology in ruby from Baicheng, Xinjiang a.方解石包裹体形态;b.黄铁矿包裹体形态;c.闪锌矿包裹体形态;d.红宝石裂隙间的硬水铝石;e,f.红宝 石晶体中的方解石包裹体; g.针柱状包裹体;h.固态包裹体;i.面纱状包裹体 注:图3a-图3d的电子探针背散射图像;图3e-图3i为体现显微镜图像

新疆拜城红宝石10个样品紫外-可见光谱(图6)特征为380~440、510~580 nm吸收宽带,468、475、685 nm处吸收线,693.9 nm处有强荧光线,702、710 nm吸收线,为明显的Cr谱特征。在红区缺失692、694 nm吸收线,疑为693.9 nm强荧光线遮盖所致。特征的Cr吸收谱、693.9 nm强荧光线是新疆拜城红宝石具有明亮的红色调、较高颜色饱和度的重要原因。

(2)针对基于转移系数建立起的可靠性约束,本文利用换流站有功调节量与线路、设备间潮流的线性关系,通过灵敏度系数对可靠性约束进行修正,将故障发生后对线路潮流的校正体现在约束条件上,充分发挥了换流站的快速调节能力。

2.3 化学成分

(1)新疆拜城红宝石颜色呈粉红—玫瑰红色—红色,部分呈橙红色,透明-半透明、亮玻璃光泽、贝壳状断口,呈桶状、短柱状、不规则粒状单晶及粒状集合体,大部分晶体裂隙发育、晶面可见生长纹理。

红宝石中Cr元素主要导致红色,而Fe、Ti的联合作用导致蓝色[2]。本次研究将浅粉色(QF)、粉色(F)、浅玫瑰红色(QM)、玫瑰红色(MH)等4种12粒不同红色调的红宝石样品进行电子探针波谱分析。从表1可见新疆拜城红宝石化学成分较为单一,主要以Al2O3为主。浅粉色、粉色、浅玫红色、玫红色样品Cr2O3质量分数平均值由0.13%依次递增至0.51%,红宝石红色调随Cr元素质量分数增加而变深。FeOT(≤0.03%)、TiO2(≤0.15%)质量分数均很低,且部分样品中未检测出FeOT、TiO,其质量分数变化对红宝石颜色没有明显影响。硬水铝石是大部分红宝石矿床重要的伴生矿物之一,其电子探针数据(表2)显示,Al2O3平均质量分数为78.31%,Cr2O3质量分数为0.25%~0.60%。

新疆拜城红宝石Fe、Ti质量分数很低,所以没有出现带有蓝紫色调红宝石样品,这也是红宝石在长波紫外灯下呈强红色荧光的主要原因。不同产状方解石的电子探针测试结果显示:红宝石中方解石包裹体CaO平均质量分数为55.61%(表3),围岩中方解石CaO平均质量分数为55.35%(表4),两者间主要矿物成分和杂质元素质量分数基本相同,两组CaO电子探针数据及偏光显微镜下鉴定结果充分显示新疆拜城红宝石矿床属于典型大理岩型红宝石矿床,与缅甸抹谷、缅甸孟素、巴基斯坦Hunza、阿富汗Jagdalek、越南北部、中亚帕米尔以及我国云南沅江等地的红宝石矿床极为相似[3],该类型的红宝石至今都是宝石级红宝石的主要来源。

表1 新疆拜城不同红色调红宝石样品电子探针成分分析 Table 1 Chemical compositions of rubies with different red tones from Baicheng,Xinjiang by electronic microprobe wB/%

样品Al2O3Cr2O3FeOTTiO2V2O3MnOCaONiOMgOTotalCr2O3平均值QF⁃199.620.110.150.060.020.0199.960.13QF⁃299.870.150.070.01100.110.13QF⁃399.30.120.020.120.060.020.0599.980.13F⁃198.780.350.020.060.0199.220.34F⁃298.90.370.030.130.0199.440.34F⁃398.860.310.0699.230.34QM⁃199.270.370.060.0199.710.48QM⁃298.720.560.040.040.0199.370.48QM⁃399.370.520.020.091000.48MH⁃198.570.440.010.140.010.0299.200.51MH⁃298.470.460.020.050.010.0199.020.48MH⁃398.590.620.010.090.050.0199.360.48

注:QF为浅粉色;F为粉色;QM为浅玫瑰红色;MH为玫瑰红色

表2 新疆拜城红宝石裂隙间硬水铝石电子探针成分分析 Table 2 Chemical compositions of diaspore in ruby fissuring from Baicheng,Xinjiang by electronic microprobe wB/%

测点号Al2O3Cr2O3FeOTiO2V2O3MnOCaONiOTotal1076.720.250.040.010.0477.051177.600.320.130.010.0378.101278.900.600.010.110.040.030.050.0179.741380.030.330.060.010.0380.46平均值78.310.380.010.040.040.020.0478.84

表3 新疆拜城红宝石中方解石包裹体电子探针成分 Table 3 Chemical compositions of calcite inclusions in ruby from Baicheng,Xinjiang sby electronic microprobe wB/%

测点号CaOMgOP2O5MnOFeOTZnOPbOCO2Total156.010.200.010.060.0843.89100.26255.260.230.020.2344.1199.61355.260.190.040.0144.0899.67455.010.310.020.070.010.010.0744.1099.59556.750.280.010.0143.75100.80

表3()

测点号CaOMgOP2O5MnOFeOTZnOPbOCO2Total655.560.180.080.0644.0399.91755.530.240.050.0943.9999.91855.730.260.080.070.020.010.0443.95100.16955.410.260.010.060.0344.0499.80平均值55.610.240.030.050.020.030.0243.9999.97

表4 围岩(云母大理岩)中方解石电子探针成分分析 Table 4 Chemical compositions of calcite inclusions in the surrounding rock (mica marble), by electronic microprobe wB/%

测点号CaOMgOP2O5MnOFeOTZnOPbOCO2Total1⁃1⁃154.820.060.020.010.080.0344.1899.211⁃1⁃256.790.0543.77100.611⁃2⁃355.150.0544.1599.351⁃2⁃456.510.020.010.1543.78100.471⁃3⁃555.270.060.010.060.060.010.0344.0799.561⁃3⁃656.030.070.030.050.0943.90100.172⁃1⁃154.290.290.010.130.080.0444.2499.072⁃1⁃254.840.240.0144.2099.282⁃2⁃355.040.270.020.050.0444.1199.532⁃2⁃455.450.210.070.0944.0099.822⁃3⁃554.700.290.030.0544.2099.28平均值55.350.150.010.010.040.030.0244.0599.67

图4 新疆拜城、缅甸、莫桑比克等地红宝石Cr/Fe分布图 Fig.4 Cr/Fe distribution diagram of rubies from Baicheng, Xinjiang and Myanmar and Mozambique 注:底图据GRS[4]修改

利用日本电子JXA-8230型电子探针显微分析仪(EPMA)测试不同红色调红宝石中Cr、Fe、Ti等成分变化特征及红宝石包裹体成分特征,测试条件:加速电压15 kV,电流10 nA,束斑最小直径1 μm。

2月11日,国务院第一次全国水利普查领导小组办公室在京组织召开第一次全国水利普查填表上报数据处理工作会议。

红宝石致色元素中Cr、Fe的质量分数和Cr/Fe比值是影响红宝石颜色品质的重要参数。引用GRS的研究成果[4],比对缅甸、泰国、马达加斯加、越南、莫桑比克等产地红宝石Cr/Fe元素质量分数投影图(图4),发现莫桑比克、泰国、马达加斯加产地的红宝石Cr元素质量分数高低不一,Fe元素质量分数在0.1%~0.7%范围之间。Fe是荧光抑制剂且其不同价态可产生棕色及蓝色调,导致大部分产地很难产出颜色明度高且具有纯正红色荧光的“鸽血红”红宝石。将新疆拜城红宝石的Cr/Fe质量分数坐标投影到图中,结果显示拜城红宝石具备显著的高Cr低Fe特征。部分新疆拜城红宝石(Cr元素质量分数为0.4%~0.62%、Fe元素质量分数小于0.03%)投影点与缅甸强荧光“鸽血红”红宝石(Burma Pigeon’s Blood Strong Fluorescent)区域重合。这一结果表明新疆拜城红宝石与缅甸抹谷红宝石矿物成分相似,该地区有出产“鸽血红”红宝石的前景。

2.4 红外光谱分析

新疆拜城红宝石红外光谱测试结果(图5)显示,官能团区1 990、2 121、2 929 cm-1处特征吸收峰与O―H基团伸缩振动引起的硬水铝石吸收特征峰[5]结论相吻合,3 621 cm-1处吸收峰是由-OH的伸缩振动引起[6]并出现2 854、2 512、2 336 cm-1吸收峰。红外吸收光谱中显示硬水铝石特征峰,与电子探针测试发现硬水铝石结果相符。

图5 新疆拜城红宝石红外吸收光谱特征 Fig.5 Infrared absorption spectrum characteristic of ruby from Baicheng, Xinjiang

图6 新疆拜城红宝石紫外-可见吸收光谱 Fig.6 UV-Visible absorption spectra of rubies from Baicheng, Xinjiang

2.5 紫外-可见光谱分析

不同的矿物的折射率不同,所以镜下有不同的反光特征,偏反光显微镜下观察抛光后样品,圈定包裹体经过特殊制作的环氧树脂光片可以逐层向下减薄,使用电子探针显微分析仪波谱分析技术测试,样品中主要发现4种类型的包裹体:方解石、黄铁矿、闪锌矿和硬水铝石,其中大部分为方解石。在电子探针下观察方解石包裹体为拉长圆粒状、瘤状、条带状,一粒红宝石中常见多个方解石包裹体(图3a)。黄铁矿包裹体为半自形—不规则粒状,零星分布于裂隙脉边缘(图3b);闪锌矿包裹体呈半自形粒状,包裹于红宝石中(图3c)。在个别红宝石裂隙中可见硬水铝石沿裂隙充填(图3d)。体式显微镜下方解石呈无色透明的浑圆状、条带状(图3e、3f),仅在一粒样品中发现疑似金红石针柱状包体(图3g)。在个别样品中偶尔可见自形程度好、透明的固态包裹体(图3h),多聚集成指纹状、面纱状流体包裹体(图3i)。

3 结论

2.3.1 电子探针分析

(2)新疆拜城红宝石中有方解石、黄铁矿、闪锌矿、硬水铝石矿物包裹体及面纱状包裹体、自形程度较好的粒状包裹体和少量针柱状包裹体。

(3)新疆拜城红宝石中浅粉色、粉色、浅玫瑰红、玫瑰红色样品,红色调随Cr2O3质量分数增加而变浓艳,红色调的浓度和Cr的质量分数呈正比关系,样品具备显著的高Cr低Fe特征,部分红宝石样品的Cr、Fe质量分数投影点与缅甸强荧光“鸽血红”红宝石区域重合。矿区红宝石样品均呈强荧光,未见蓝紫色调红宝石样品。

(4)红外光谱测试结果显示,新疆拜城红宝石具有1 990、2 121、2 929 cm-1硬水铝石特征吸收峰。

(5)紫外-可见光谱显示特征的Cr吸收谱及693.9 nm强荧光线,这是新疆拜城红宝石具有明亮的红色调、较高颜色饱和度的重要原因。

(6)新疆拜城红宝石矿床属于典型大理岩型红宝石矿床,围岩中方解石CaO成分与包裹体方解石CaO成分基本一致,显示红宝石中方解石包裹体与围岩方解石属同一来源。

参考文献:

《红楼梦》是一部多重意蕴上的悲剧,家族的悲剧、个人的悲剧、爱情的悲剧、理想的悲剧、历史的悲剧等等,从金陵十二钗的簿册判词及《红楼梦十二曲》的歌词中,我们已经预知了大观园里的女子们“千红一窟(哭)”“万艳同杯(悲)”的悲剧结局。曹雪芹想告诉我们,诗意美好的青春年华只存在于“太虚幻境——大观园”,当这些女子走到冷酷残忍的外部世界时,一切便随风飘逝了。这是命定的悲剧。

本文试图通过对清初文献,尤其是别集中的人物传记散文做细致的梳理和考证,以徐枋为例,深入思考清初人物传记散文中人物形象道范式形成的学术机理,以及这一现象存在的典型意义。

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吃回回馆,就是老K给我锻炼出来的,虽然老K不是回民,但他却酷爱吃牛羊肉。先前我根本吃不了牛羊肉,我无法忍受那种呛人的膻味儿。

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同时,医院也加强了预约患者宣教,劝导患者按照预约时间就医,不要过早到医院排队;同时,鼓励患者因故不能就医应该提前告知,同时,对爽约患者给予适当处罚,希望杜绝患者无故爽约,提高资源利用效率。

[4] Peretti. http://gemresearch.ch/pigeons-blood-royal-blue [EB/OL],2015-04-30.

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刘晓亮,杨念,岳蕴辉,邓松良,陈熙皓
《宝石和宝石学杂志》2018年第2期文献

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