红色-黄色系列玛瑙的宝石学特征及其成因 ——以保山和宣化矿床为例

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玛瑙是一种主要产在火成岩气孔或空洞中、常具有条带状或环带状结构、以α-石英为主要矿物组成的SiO2集合体,颜色大多以无色-浅色较为常见。近年来国内珠宝市场上涌现出一些颜色艳丽的红色-黄色玛瑙品种,其中红色系列以南红玛瑙为代表,红色-黄色系列以战国红玛瑙为代表,而云南保山和河北宣化则分别是其代表性产地之一。两种玛瑙自面世起备受消费者喜爱,但目前关于两者的认识普遍较浅,而对其宝石学成因的研究不仅能够加深认识程度,还对规范市场、品质评价以及找矿具有重要意义。因此,本次研究以保山南红玛瑙和宣化战国红玛瑙为研究对象,通过野外考察采集典型样品,运用宝石学、岩石磁学、岩石学、矿床学、地球化学等的相关知识和测试方法,对其宝石学、岩石磁学、地球化学特征以及成矿流体特征进行分析,对比了两者与其寄主岩石的物质继承关系,从多角度探讨了两种玛瑙的成因及其与宝石学特征之间的联系。相关结论可为具有类似特征的红色-黄色系列玛瑙的成因分析与找矿提供参考。保山南红玛瑙和宣化战国红玛瑙的主要组成矿物均为α-石英,后者还可含有少量斜硅石;在石英结晶度指数上,前者(多为5~6)通常高于后者(多为2~4)。两种玛瑙的红色均主要由赤铁矿所致,宣化战国红玛瑙的黄色和橙色分别主要由针铁矿以及针铁矿和赤铁矿共存产生。两种玛瑙的岩石磁学特征可随着玛瑙中铁氧化物的含量和种类不同而显示出明显的差异:致色矿物含量相对较高、不同颜色的宣化战国红玛瑙之间在磁滞回线、IRM曲线以及矫顽力谱上存在明显差异,并且可在赤铁矿含量较高时提供其有效的鉴别依据;在磁化率-温度(χ-T)曲线中,单位质量玛瑙在700℃加热实验前后的磁化率差值与致色矿物种类、致色矿物总含量之间存在一定规律;而致色矿物含量相对较低的保山南红玛瑙仅显示抗磁性石英存在的特征。通过全岩地球化学分析,保山南红玛瑙的寄主岩石属于中钾钙碱性、过铝质玄武岩,宣化战国红玛瑙的寄主岩石为碱性、过铝质粗面岩,两者均具有岛弧岩浆岩的地球化学特征。宣化战国红玛瑙与其寄主岩石的微量元素和稀土元素特征相似,表明其成矿物质受寄主岩石控制明显;而保山南红玛瑙与其寄主岩石则差异较大,说明其成矿物质来源较为复杂。结合流体包裹体的测温实验、氢氧同位素和成分分析,两种玛瑙是由含有Cl-和CO32-/HCO3-、富Si和Fe的流体对寄主岩石孔洞多期次充填而成。成矿流体可能主要来源于变质水和地热水的混合,并且在玛瑙晚期成矿阶段趋向于一种中低温(<300℃)、低盐度(9 wt.%~16 wt.%)、密度介于为0.85 g/cm3~1.10 g/cm3的偏碱性流体,其中保山南红玛瑙在这一阶段的成矿温度一般低于宣化战国红玛瑙,但在盐度、密度上高于后者,离子组分也更为多样。最后探讨了两种玛瑙在成矿环境上的差异及其对宝石学特征的影响,并初步总结了找矿标志。
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