寶石原石的EPMA礦物化分析
序言：在我國漫長的歲月中，寶石被賦予了文化的內涵，寄託了人民的美好嚮往和吉祥的寓意。寶石，泛指色彩瑰麗或晶瑩剔透、堅硬耐久、數量稀少，並可加工製作成首飾和工藝品的礦物或岩石，有時也包含一些有機材料，如琥珀、珍珠等。狹義概念上有寶石，如單晶或多晶的鑽石、紅寶石、碧璽、祖母綠等，及玉石如翡翠、軟玉等之分。
原石是指未經過加工的天然礦石。
本文中對寶石原石分析測試所使用的儀器為島津電子探針EPMA-1720。
關鍵詞：寶石原石 成分分析 地質環境 電子探針
1.翡翠（硬玉）
玉石，這一類別是專門針對中國人劃分的，指翡翠和白玉等多隱晶質集合體礦物。早期翡翠並不名貴，我國也不出產翡翠。被賦予文化概念後，特別是被上層社會追捧之下，身價陡增。市場上商業品級的翡翠玉石95%以上來自緬甸，因而翡翠又稱為緬甸玉。
翡翠屬輝石類，單斜晶系，是在地質作用下形成的達到玉石級的、無數細微礦物微晶縱橫交織而形成的緻密塊狀集合體。主要組成物為鈉鋁硅酸鹽，即硬玉NaAl9(Si2O6)（原石中含有超過50%以上的硬玉才被視為翡翠），出產於低溫高壓下生成的變質岩層中。
可以看出此翡翠是由細微礦物微晶構成的纖維狀集合體，主要由硬玉及鈉鉻輝石、綠輝石組成，鈉鉻輝石是形成翠綠顏色的主要礦物。另外也測出含有少量角閃石、長石等伴生礦物。屬於比較常見的翡翠成分特徵。
2.石榴石
石榴石，英文Garnet，來源於拉丁文granatum（石榴）。石榴石是較早被利用的一種寶石，我國古時稱之為紫牙烏（紫紅色石榴石寶石）。自然界中鐵鋁榴石和鎂鋁榴石都為常見價值不高，而橙色和紅色的錳鋁榴石較為稀有，有很高的商業價值，綠色的鈣鋁榴石則是珍貴品種，價值不菲。
石榴石屬於島狀結構硅酸鹽礦物，是石榴子石族礦物的總稱。化學式可寫成A3B2(SiO4)3，其中A代表二價金屬如鈣、鐵、鎂或錳；B代表三價金屬元素如鋁、鉻、鐵或錳，在稀有的石榴石中，可能是釩、鈦、鋅或硅。如果A的位置上含鈣，稱為鈣榴石系列，B的位置上為鋁，則稱為鋁榴石系列。
鋁榴石系列中鎂鋁榴石、鐵鋁榴石和錳鋁榴石這三個品種直徑可以產生完全的類質同象，即這三個品種直徑可以任意比例；混合鈣榴石系列中，鈣鋁榴石和鈣鐵榴石，鈣鐵榴石和鈣鉻榴石之間也具有類質同象現象；兩個系列之間也發生一定的類質同象現象。
上面測試的結果表明，此石榴石試樣為鎂鋁榴石、鐵鋁榴石混有錳鋁榴石，並和鈣鐵榴石及鈣鋁榴石發生類質同象混合。
脈體的形成的四種機制中，岩漿注入作用、交代作用和變質分異作用均不會產生石榴石，只有深熔作用形成的脈體才會形成石榴石。深熔作用下，原變質岩中石榴石殘餘在成分上具有正環帶特徵，而長英質組分結晶生成的石榴石具有反環帶現象。
此石榴石試樣具有反環帶特徵。在岩漿冷卻結晶過程中，Mn/(Fe+Mg)的比值逐漸升高，結果導致晚期結晶的石榴石的Mn元素相對Fe和Mg元素富集，最後生長的石榴石邊部Mn元素最為富集。
由於在冷卻條件下結晶形成，因此金屬陽離子的擴散速度大大降低，能很好的保留這一反環帶特徵。這也是鑒別岩漿結晶形成石榴石的主要特徵。
3.青金石
青金石，又稱天青石（英文：Lapis lazuli，來源於拉丁語，意為「寶石」和「藍色」）也是古老的玉石之一，在中國古代稱為璆琳、瑾瑜、青黛等。
青金石一般呈藍色，其顏色是由所含青金石礦物含量決定的，所含青金石礦物含量多，則顏色好。青金石顏色深藍純正、無裂紋、無雜質、質地細膩者為上乘。阿富汗為最著名的青金石生產國。
青金石玉石礦床的成因類型為接觸交代矽卡岩化作用的產物。根據交代岩石的成分，青金石礦床可劃分為鎂質矽卡岩性和鈣質矽卡岩性。
此青金石礦物試樣，主要礦物為青金石，伴生透輝石、方解石、黃鐵礦及方鈉石族的方鈉石和藍方石。含有雜質礦物較多，有交織白線，寶石質量低下。
4.碧璽（電氣石、托瑪琳石）
碧璽（托瑪琳石）是電氣石族裡能夠達到珠寶級的一個種類，電氣石是一種含硼硅鋁酸鹽礦物，一般為柱狀結晶體狀態，並且可含有鐵、鎂、鈉、鋰、鉀等元素。正是由於含有多種致色元素，碧璽可呈現各式各樣的顏色，一般顏色越濃艷，商業價值越高。英語名稱Tourmaline 意為「混合寶石」。
電氣石也用於地質研究。電氣石的地質成因相當複雜，常以副礦物的形式廣泛分布於岩漿岩、沉積岩、變質岩和熱液礦床中，它的化學性質穩定，耐磨、耐蝕，並且各種電氣石的成因各不相同，其化學成分與地質環境密切相關，是岩石成因的一種指示礦物。
電氣石富含B和H2O，它的成因多與氣成作用有關，多產於花崗偉晶岩及氣成熱液礦床中。此次測試的原石為黑色電氣石，富含鐵，以短柱狀形態為主，與熱液石英共生，此電氣石形成於較高溫度，並有晚期形成特徵。
小結：
寶石鑒定，除了以往按照顏色、光澤和色散等依靠鑒定人員長久積累經驗的方法外，藉助微區分析儀器EPMA可以很快的幫助確定寶石的品種，評價寶石的質量，特別是針對人造合成、後期作假，EPMA分析是更可信賴的鑒別方法。
寶石，本質也是礦物的一種，不同的寶石礦物形成過程伴隨相應的地質條件。寶石本身除了美觀、稀少，也具有化學穩定性高的特點，對寶石的解析還可以還原當時的地質環境。
比如對石榴石環帶的研究表明，Mg元素與溫度呈正相關，Mn與溫度是負相關，而Ca與壓力呈正相關，石榴石成分研究可以作為參照估算岩石結晶時的溫度和壓力條件，推斷深熔作用發生的位置。而電氣石足夠穩定，成分隨環境的不同差別較大，甚至可以作為岩石成因的一種指示礦物。
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