红宝石宝石学及包裹体特征研究
时间: 2008-04-16 10:48:44 文章来源: GTC您专业的珠宝技术顾问 作者：未知
红宝石宝石学及包裹体特征研究
王铎
摘要：首先，研究缅甸抹谷、孟宿、云南元江三地红宝石的地质概况、矿床特征、矿床成因。其次，在实验室利用双目宝石显微镜对三地红宝石中的各种内部显微特征进行详细的观察与记录。最后，得出结论：三地红宝石均为大理岩型，成因为区域变质，但孟宿矿床接触交代作用也有显示。三地红宝石的包裹体特征组合不同。可以作为判断红宝石产地的主要依据之一。
关键词：红宝石；包裹体；矿床；抹谷；元江；孟宿
迄今为止，人们对各地红宝石矿床的成因产状、内部显微特征等方面都有过深入的研究。如邓燕华的《宝玉石矿床学》对红宝石矿床作了系统、综合性的研究。而一些行内专家也曾专门对某一产地的红宝石作过一定的研究。但很少有人进行对不同产地红宝石作深入、对比性的研究。
选择此三地意义在于：缅甸抹谷是世界上最大，质量最好的红宝石矿床[1]；自1992年以来，大量来自孟宿的红宝石原石和刻面宝石进入泰国、中国以及欧洲的宝石市场，这种宝石已经成为世界红宝石市场的重要来源；而云南元江红宝石矿床是我国近年来发现的并具有重要开发利用价值的大理岩型红宝石矿床。同时限于标本条件与资料来源等原因，其它有研究价值红宝石就无法列入研究对象。
业内知识
1 云南元江红宝石
1.1 矿区地质概况及矿床成因
矿区附近421平方公里的出露地层中，变质地层占70%，未变质岩层占30%；地层分布以红河断裂为界，分为东、西两个区[2]。赋矿大理岩的特点是富铝贫钙，钙高镁底，铝碱比值大，为红宝石、尖晶石的形成提供了地质条件。红宝石的成因可能是混合岩化作用，而后期的变质热液为红宝石的进一步结晶提供了热量。含矿大理岩主要成分是方解石，占95%以上。次要矿物有金云母、绿色透闪石、石墨、镁橄榄石、红刚玉、尖晶石等。
红宝石形成于区域变质作用，热液作用提供的热量为红宝石的生长和聚集起了一定的作用，而非发生了接触变质作用形成了红宝石。
1.2 宝石学特征
（共有五粒标本，最初碎裂的五粒原石，通过抛磨形成光滑平整的面以便做相应测试。）宝石学特征列表如下表1所示。
表1 云南元江红宝石宝石学特征
标本 颜 色 光 泽 透明度 发 光 折 射 率 双折率 相对密度 多色性 光 谱
元江1玫瑰红色 玻璃光泽 半透明 明显, No:1.772；Ne:1.763 0.009 3.87 明显，玫瑰红—浅红色 铬谱明显。
元江2红色 明亮玻璃光泽 透明 LWUV:亮红色 No:1.770；Ne:1.762 0.008 3.85 明显，玫瑰红—浅红色 蓝区中部有
元江3浅粉红色明亮玻璃光泽 半透明 SWUV:暗红色 No:1.776；Ne:1.767 0.009 3.90 明显，玫瑰红—浅红色 细线红区见
元江4玫瑰红色明亮玻璃光泽 半透明 No:1.780；Ne:1.772 0.008 3.99 明显，玫瑰红—浅红色 亮线
元江5玫瑰红色 玻璃光泽 透明 No:1.773；Ne:1.764 0.009 4.06 明显，玫瑰红—浅红色
1.3 内部显微特征
通过10倍放大镜及显微镜（双目）观察，可以看到内部显微特征主要有以下：
⑴裂理：裂理发育,裂纹形状发育不规则。充填物多，平直的裂理中有一水软铝充填（白色），弯曲裂隙中充填有后生褐色的“树枝状”、“蕨叶状”或不规则外形的氧化铁或氧化锰包体，也有流体物质。（图1）
⑵孔洞：由内向表面延伸，常有外来杂质的充填，较常见。大小不一，也没有分布于特殊位置，没有存在固有的特征。（对于孔洞的形成，研究表明[9]，在方解石与刚玉开始形成时，在围岩与构造压力等外部环境作用下，互相争夺生长空间，使得各自都成不等大块状的晶形完整晶体，这就导致生长完毕后方解石占据了刚玉的生长空间。后来暴露在地表之后，方解石化学稳定性不如刚玉，被慢慢地溶解脱落掉，并搬运，而刚玉则得以基本完整地保存下来。所以红宝石表面的孔洞形成是由于红宝石的生长环境和生长空间的限制而造成。）
业内知识
⑶生长层：（在未抛磨的标本上）或多或少可以看到薄的生长层平行生长。
⑷色带：较大粒的标本上可以看到色带是由不同色调的红色相间排列而成，大部分是白色与红色相间排列，间距不等，色带平直。由于标本尺寸限制，少见带弯角的色带。（图2）
⑸双晶纹：元江红宝石常见聚片双晶，双晶纹在显微镜下明显可见。用偏光显微镜观察时，可见彩色的干涉条纹。
⑹流体熔融包裹体：几乎每一粒标本经常可以看到该类型包裹体，分布于各种裂隙和愈合裂隙中，一般无色或浅褐色，形态由“指纹状”、“羽状”、“网格状”还有“流线状”，流体可以是单相的，也有多相的，还可以是流体熔融体共同存在。（图3）
⑺固体包裹体：通过实验室的放大观察，结合结晶学、晶体光学、包裹体研究方面的知识，基本可以确定的有以下几种固体包裹体：
①锆石：形状不规则，多为粒状、柱状，有时呈单个分布，有时成群分布于类似愈合裂隙的缺陷中，突起高，与红宝石的相分界清楚，有时表面粗糙，在其周围常有放射性产生的微裂纹或褐色的晕圈，提升镜筒，贝克线向内移动。（图4）
②石榴石：外形呈球状，多数为暗褐色，轮廓清晰，突起高，在元江红宝石中常见。
③磷灰石：长柱状，可见其完好晶形，为六边形柱状。（通常见不规则粒状）无色透明，有颗磷灰石晶体还可见中部颜色较暗，可能为微裂，表明在其形成后发生了外力作用，使其断裂。
④金红石：六粒标本中均未见金红石针状体，有一粒标本中可见一无色晶体，突起很高，表面圆滑干净，提升镜筒，贝克线向内移动，但其周围未见放射性晕圈，且晶形上更接近金红石。
⑤碳质（石墨）：少量分布，但几乎六颗标本中都可见，黑色，不透明，粒状、小的片状。分布于晶体中，但有时分布于其它熔体包裹体中。
⑥磁黄铁矿：不透明，没有固定外形，多为不规则粒状。有的表面粗糙，在反射光下，呈黄色的金属光泽。（图5）
⑻不确定种属固体包裹体：
①白色，棱面体形，透明，大部分可以见到完好晶形，或部分晶形，可能为方解石。（图6）
②褐色不透明物体，外形似六边形板状，可能为白云石。
2 孟宿红宝石
2.1 矿区地质概况及矿床成因
孟宿红宝石原生矿床产于中晶白云大理岩中，主要以星点状侵染产出，局部可沿层面定向分布于大理岩中。成矿基底暂定为古生代，含矿大理岩为中晶结构，大理岩由白云石组成；伴生矿物有透闪石、白云石、绿泥石、黄铁矿等；含矿岩石的化学特征是贫碱富镁、镁高钙低；变质程度属于绿片岩相。这些特征与抹谷和元江矿床有着明显的差异。
业内知识
从现有研究成果和考察资料来看，认为成矿主要为区域变质作用，热液作用也有显示。但具体成因需进一步探讨。
2.2 宝石学特征
孟宿红宝石原石，通常具有典型的桶状晶形如图1，A为六方双锥W{14,14,28,3}和平行双面C{0001}，寄生棱面体{1011}，B具有一个额外的六方双锥n{2243}。另外一种形态为极扁的扁平板状，可能是因为在狭隘的脉中形成[3]。
图1 孟宿红宝石晶体模型图[3]
笔者手中的两粒标本，开始认为是天然的 ，放大镜下观察，内部“指纹状”、“树蕨状”包裹体异常多，几乎分布于宝石的所有空间，并且充填暗色球形物体，故怀疑是合成或处理的，后经显微镜下确认是经过热处理的。
标本为两粒蛋形刻面宝石，均为热处理过的。总体外观上，内部各种裂隙内充填包体较多，较“脏”，颜色发暗，表面有些凹坑。主要宝石学特征列表如下表2所示。
表2 孟宿红宝石宝石学特征
标本 颜 色 光 泽 透明度 发 光 折 射 率 双折率 相对密度 多色性 光 谱
孟宿1 暗红色 玻璃光泽 半透明 明显， No:1.771；Ne:1.762 0.009 3.97 明显，暗红色—红色 典型的低铁红宝
孟宿2 暗红色 玻璃光泽 半透明 LWUV:暗红色 No:1.775；Ne:1.766 0.009 3.95 明显，暗红色—红色 石吸收光谱，无
SWUV:紫红色 450nm吸收线
2.2内部显微特征
对于热处理的标本，虽然由于切割和热处理去掉晶面的某些特征，但不能改变特征的内部生长面。但必须要使垂直C轴方向的面有足够大，得以看的到某个色带。而孟宿红宝石的完整色带和生长形式，即晶面的结合方式，与某一生长带有关的色带，从未在别的产地发现过。因此是特征的。在显微镜下可见内部显微特征主要有：
⑴气液包裹体：是空洞中捕获的不同的原生液态包裹体，分布早期愈合裂隙中，低突起，流线状，反射光亮度相对低。外观上呈“羽状”“指纹状”,(据研究一般是在靠近核心的部位，核心外面有平行边缘的“羽状”体)。
⑵ 热处理引起的裂隙充填：主要有两种，一种是硼砂及其类似物，其本身为热处理的产物，这种“指纹”包裹体不同于天然的“指纹状”气液、熔融包裹体，它突起明显，反射光能力强，内有大量圆形气泡，沿裂隙和裂理面分布。第二种是玻璃充填物。呈线状或面状分布，可见大量圆形或椭圆形气泡。有时见流动构造，有些玻璃充填物延伸到表面凹坑（但也有一部分在裂隙里重结晶）。用反射光观察红宝石表面残留充填物的区域，与红宝石表面相比较，光泽明显较弱。具体有两种：
业内知识
①气液包体:来自硼砂充填物在加热过程中因失水而放出的水及蒸汽。外形为椭圆、圆形、哑铃状、串状、不规则云雾状，还可见似腰果状、彗星状。为气液两相体，一般无色透明，底突起。（图7）
②固体包体:为硼砂的结晶与未结晶的熔滴及不规则的玻璃体，有时与气液包体组成多相包体。呈透明—半透明状，中负突起，反射光下显银白或金黄色金属光泽。（图8）
⑶ 雾状微粒：白色尘埃状微粒，呈现一定的分带性。同时还可见其中细小的针状物，分布广泛，常见。处理或未处理的孟宿红宝石均可以看到该类型包裹体，故该包体也是特征的，并且包裹体的条带也是沿某生长带并与W面有关[3]。可以形成六边形条带状，也可以在六边形的核心，多呈团块状。（图9）
⑷固体包裹体，在1#标本中可以看见一个近无色透明物质，带有一定的晶形，柱状，一端平一端尖，外形有些圆化，边缘糙面不明显，负低突起，可能为磷灰石。
其它类型的固体包裹体少见，主要是流体熔融体分布于愈合裂隙中及硼砂存在。据所做有关孟宿红宝石的测试：由拉曼光谱测试表明存在白云石、磷灰石、萤石、尖晶石白云母等矿物[4]。孟宿红宝石除白色微粒外很少见到其他固体包体，通过拉曼光谱和SBM——EPS分析鉴定表明存在金红石、萤石、尖晶石、白云石和磷灰石等矿物包体[3]。
⑸管状体，生长弯曲，管内或干净或有暗色物体充填，可以看出都是从到达表面的裂隙由外向内发育，故推测可能是次生充填而入的物质。
⑹ “树蕨状”充填物，为黄褐色，透明，分布靠近表面，存在于裂隙中，可能是后生充填的铁、锰质氧化物。
⑺两相包体（融体——气泡）分布于愈合裂隙中，绝大多数为圆形，少数为短柱形，但中心有一亮点，可能是气泡。
3 抹谷红宝石
3.1矿区地质概况及矿床成因
矿区包括富含方柱石和石榴石的片麻岩、钙质变粒岩、石英岩，富含石榴石和硅线石的片麻岩以及角闪石片岩片麻岩。大理岩是红宝石和蓝宝石的母岩，一般直接与抹谷片麻岩互层，含宝石砾石的主要成分是磨圆的抹谷片麻岩的碎块。由于这一地区是热带气候，雨量极大，抹谷片麻岩会很快风化成红色的砖红壤土，只留下磨圆的残余巨砾[5]。抹谷红宝石是该地区大理岩风化而来的，大理岩与复杂的强烈褶皱片麻岩相接触或互层[4]。
大理岩一般呈极粗粒结晶，色纯白，局部可能会染有黄色和粉红色。除红宝石和尖晶石外，大理岩中还含有透辉石、金云母、镁橄榄石、方柱石、榍石、石榴石和石墨。这种大理岩被花岗岩岩体侵入后，与花岗岩接触的部分见有粗粒的长石和透辉石，因此，证明侵入的结果发生了接触变质作用[5]。
业内知识
3.2 宝石学特征
三粒标本，总体外观来看，颜色粉红色吸引人，较透明，内部包裹体较少，晶形较完好，晶面生长纹发育。
表3 抹谷红宝石宝石学特征
标本 颜 色 光 泽 透明度 发 光 折 射 率 双折率 相对密度 多色性 光 谱
抹谷1 浅粉红色玻璃光泽 透明 弱， No:1.778；Ne:1.769 0.009 3.89 明显，粉红色—浅红色 铬谱明显，蓝区
抹谷2 浅粉红色明亮玻璃光泽 透明 LWUV:粉红色 No:1.779；Ne:1.770 0.009 4.02 明显，粉红色—浅红色 中部有细线，红
SWUV:暗红色 区亮线明显
3.3 内部显微特征
对标本中的包裹体根据其晶形、突起及其它特点，对比前人研究成果，可以通过显微镜下观测确定的包体主要有以下：
⑴金红石，抹谷红宝石中最常见的包体。包括细的长针状和粗的短柱状，还有膝状金红石双晶，但少见；颜色为无色—褐黄色，突起高，表面圆滑干净，针体常呈120度（三组平行密集排列针状），在反射光下由于光线的反射、散射，会出现彩色干涉色。（图10）
⑵ 磷灰石，六边形板状，透明，有一粒体形较大，含量在三粒标本中有两粒较多，均匀分布于整个宝石内部，其分布不受主晶结构控制，且大小晶形较一致，应属于原生包体。（图11）
