和田玉成因初探

和田玉成因初探

透闪石的形成 透闪石广泛存在于变质和火成岩中，甚至存在于地幔岩中，是最为常见的造岩矿物，

是在

1790

年由Hopfner

依发现地瑞士

St.Gothard

附近的河谷(Tremola Valley) 来命名的。透闪石经常发育于石灰岩、白云岩或火成岩的接触带中，也产于结晶片岩中；晶体为双链硅酸盐、交代纤维变晶结构，形态为细颗粒；常见单形为斜方柱，集合体常呈柱状、放射状、纤维状，有时可见致密隐晶的浅色块体；硬度5-6，相对密度3.02-3.44（随铁含量而增加）。

图1 透闪石

岩石、矿物受到热液作用，使原岩的结构、构造以及成分相应地发生改变生成新的矿物。当流体或热液作用于岩石时，两者之间必然趋于达到化学平衡和发生物质交换作用，其结果导致岩石中部分或全部原矿物的消失和新矿物的形成，即原岩中某些物质部分或全部地带出和新物质带入的交代作用。这种交代作用，通常称为蚀变作用。

区域变质

玉石是是由无数细小的我们肉眼无法看到的晶体组成，只有在高倍电子显微镜下我们才能看清它的结构，所以人们把玉石称作隐晶质矿物，广义来说，这些微小晶体的集合体都可以称作玉石。透闪石矿形成之后，即使透闪石含量达到99%以上，也并非所有透闪石矿都能够成为玉。只有当透闪石里面的结构在特定地质条件下成为“隐晶质交织纤维的变晶结构”时，才会有温润细腻的透闪石玉产生。

图4 透闪石、透闪石晶体和透闪石玉

玉质感的温润与否就和它的这种变晶结构中的晶体颗粒大小有关，晶体的颗粒大，玉的质地就会比较粗；相反，矿物晶体颗粒小，玉质就比较细。透闪石玉里面的矿物颗粒非常小，一般都在0.01毫米以下。透闪石玉结晶呈显微纤维变晶状集合体，含量99%以上，晶粒大小一般为0.01×0.001mm ，亦有更细微的0.0001×0.001mm ，结晶较粗的为0.1×0.01mm ，有的可达0.5×1mm 。具显微毛毡状结构。

和田玉成因特点

图5 和田玉矿带：莎车-叶城，和田-于田，若羌-且末

据地质考察证实，早在20亿年前，喜马拉雅山脉的广大地区是一片汪洋大海，称古地中海，它经历了整个漫长的地质时期，一直持续到3000万年前的新生代早第三纪末期。根据古地理的研究，中国大陆西部塔里木盆地于中新世晚期脱离地中海环境，在元古代末阿尔金古海洋曾向北俯冲和拼贴，致使塔里术地块形成。古生代末昆仑古海洋离塔里木俯冲和拼贴，海洋封闭，昆仑山升起，阿尔金形成缝合线，祁连山—阿尔金山—西昆仑山构成了青藏高原的北界。印亚板块持续的汇聚作用, 导致了青藏高原物质沿边缘几条大型的走滑断裂带发生大规模的脱逸, 在8 Ma 左右, 青藏高原南部由于青藏高原岩石圈下部上地幔因“对流剥离”而出现南北向的张性构造, 而在青藏高原的北缘, 导致阿尔金断裂出快速的走滑变形。阿尔金山和阿尔金走滑断裂作为青藏高原的西北部边界，分隔了塔里木盆地和柴达木盆地，是中亚大陆内一条重要的走滑断裂带，是具有多期活动的主要由阿尔金主断裂、且末隐伏断裂、三危山断裂、拉竹龙断裂、红柳淘一拉配泉断裂及江尕萨依断裂组成的多条断裂组合断裂带，以直线状、强烈的左旋走滑运动举世瞩目。

和田玉就是出产于昆仑山-阿尔金山一带的玉石，由于受地质变化的影响，所以其成因有其独有的特殊性。和田玉的矿物粒度极细, 为显微晶质和隐晶质，在偏光显微镜下见为纤维状、针状、叶片状, 在透射电子显微镜下为长柱状、短柱状纤维状。结构有以毛毡状为典型, 粒度均匀, 交织成毡毯一般, 这是玉石质地细腻致密的主要原因。此外, 还有显微片状变晶结构、显微纤维变晶结构、显微纤维-隐晶质变晶结构、显微叶片-隐晶质变晶结构等。

一些分析指出，新疆和田玉矿属于层控矽卡岩型，矿体赋存在海西（晚古生代）晚期花岗岩与镁质大理岩相接触的镁质大理岩一侧，延长方向呈透镜状或团块状，时断时续，是岩浆后期富硅的热水溶液交代白云石大理岩的产物。

图6 于田县阿拉玛斯和阗玉矿床剖面图( 据新疆地矿局第十地质大队修编, 1985)

1、大量资料证明，新疆和田玉是由于岩浆后期热液与白云质大理岩之间发生双交代作用而形成的，属于变质岩系，其矿体产出于深大断裂的次级构造部位，中酸性侵入岩体与白云质大理岩的接触交代蚀变带中，为典型的接触交代型矿床。

新疆和田-于田玉矿赋存于花岗岩/花岗闪长岩与白云石大理岩的接触带内，矿体范围大，呈囊状，透镜体状，形成后期伴有中―低温热液蚀变，如蛇纹石化、水镁石化、绿泥石化、滑石化、硅化、方解石化蚀变，接触交代蚀变带在矿区内宽近100m 。围岩蚀变有明显分带性，具有镁矽卡岩的特点，从内带到外带，依次为：帘石化和钾长石化中酸性侵入岩带——透辉石带——透闪石带——镁橄榄石带～蛇纹石带——白云石大理岩带，矿体主要在透闪石带。

新疆且末玉矿以优质青白玉为主的塔特勒克苏矿区五号矿，赋存于片麻状花岗岩与白云石大理岩的接触带内，成矿条件与阿拉玛斯等玉矿基本相似，在接近矿体的部分有些大理岩几乎和白玉一样半透明，如果不是硬度上的差别，就很难区分它是石还是玉。以白玉居多的塔什萨依矿区二号矿，玉石夹在大理岩与超基性岩浆岩的中间蚀变带上断断续续的出现；三号矿围岩和玉石比塔特勒克苏五号矿还硬，经测硬度达至6.7，玉石夹在白云石大理岩与红色花岗岩的蚀变带中。尤努斯萨依矿区的玉石硬度也达到6.7，而围岩就和塔什萨依的三号矿一样，白云石大理岩与超基性花岗岩紧密的结合在一起。

显然，新疆和田玉成因为：（1）镁质大理岩与中酸性花岗岩、花岗闪长岩岩浆接触交代蚀变而形成的变质岩，（2）与超基性花岗岩岩浆混合岩化蚀变而形成的超变质岩，并不单纯是白云大理岩和中酸性岩浆在交换作用下所产生的变质岩。

2、从地质构造条件来分析，新疆和田玉形成于地槽隆起带边缘部位和地台边缘的断块区。这就是说，新疆和田玉产于地壳活动区内较为稳定的地带和地壳稳定区内较为活动的地带，成矿区内往往有断裂存在，矿体形成于次一级断裂的构造薄弱部位，通常赋存在花岗岩类侵入体与镁质大理岩的接触带。

和田玉形成不需要很高的压力和太高的温度，其矿化就是叠加在接触变质带上的，是晚期交代成矿作用的产物，成矿的构造面是侵人体接触带和岩层层面，压扭性断裂发育地带(在断裂构造带上或附近特别是在构造带的上部) ，而不完全在断裂面上，因而成矿的主要构造应该是扭转挤压。这是因为断层在构造应力作用下发生滑动时, 由于剪切变形作用的影响，断面上的物质结构构造会发生明显改变，当剪切变形作用足够强烈时，则发展成糜棱-超糜棱结构，如碎裂化、角砾化和糜棱岩化等，矿物颗粒通常高度亚颗粒化，并普遍发生晶界活动，波状消光和动态重结晶等现象。虽然形成的矿物虽然颗粒极细，致密而细腻，但是会有碎裂结构的存在，新疆和田玉的结构中没有这些特征，而在青海格尔木或俄罗斯贝加尔湖透闪石玉中均发现有碎裂结构的存在。

2、透闪石是在变质过程中产生的新矿物，是在特定环境下形成的稳定矿物，其矿物成分是原岩在变质过程中通过变质反应和重结晶作用而形成的，主要结构是一种原岩经变质作用在固态下重结晶形成的变晶结构。变晶结构是因变质作用使矿物重结晶所形成的结构，在变质岩的形成过程中，所有矿物晶粒基本上是在固态条件下同时生长的。变质岩是固-固反应的产物，融入固溶体中的溶质原子造成晶格畸变，晶格畸变增大了位错运动的阻力，使滑移难以进行，从而使固溶体的强度与硬度增加。

3、变质岩理论告诉我们，硅酸盐熔体的基本结构单元是Si-O 四面体——四面体通

过桥氧连接成各种形状、大小、复杂程度不同的阴离子团，叫聚合作用。一些研究显示，在结晶过程中，尤其是当过饱和度较高、结晶行为主要受动力学因素支配时，介观尺寸的初级颗粒的聚集在晶体生长的过程中尤为突出，称之为聚集式结晶模式。在结晶反应初期形成的为纳米尺寸的微晶初级颗粒，并不是按经典机理生长为更大的晶体颗粒，而是相互聚集，形成胶状聚集体。这些聚集体会发生重构、融合，最终形成连续的晶体大颗粒。事实上，初级颗粒的生成与聚集-重构是同步进行的，有时聚集-重构过程速率更快，超过了初级颗粒的生成速率，聚集式结晶表现为另一途径：新形成的颗粒不断被已存在的聚集体俘获，聚集体不断长大。

通常，长度约为10~1000、直径约为0.01~10μm （典型值1μm 左右）、长径比大于/等于10、以单晶形式长的形状类似短纤维、而尺寸远小于短纤维的须状单晶体，称之为晶须。晶须是在接近理想状态下生长而成的晶体，所含缺陷很少，其晶体结构比较接近理想晶体，其强度接近材料原子间价键的理论强度，物理性能也比较接近于理想晶体的理论值。随着晶须尺寸的增加，晶须的结构中所包含的缺陷也会随之大幅度增加，从而使晶须的性能下降。反之亦然，当晶须的直径小于1Oum 时，强度会大幅度增加。

透闪石是具有双链状结构的硅酸盐矿物，结晶形态根据不同地址条件分为长柱状、针状和纤维状，理论的长径比为24:1，因而完全有可能生成类似于晶须的透闪石。一些和田玉样品的测定显示, 在电子显微镜下粒度为: 短柱状为0 . 0046mm×0 . 0013mm、0 . 0063mm×0 . 0036mm, 长宽比为2∶1或3∶1; 长柱状为0 . 01mm×0 . 0028mm、0 . 004mm×0 . 0008mm、0 . 012mm×0 . 0012mm, 长宽比为3∶1 或5∶1、10∶1 ; 纤维状为0 . 0004mm×0 . 000021mm、0 . 0021mm×0 . 00007mm, 长宽比为20∶1 或30∶1。很明显，和田玉应该是聚集式结晶形成的具有多级结构的晶体矿物。 和田玉的隐晶质结构，应该就是来自于变质重结晶中的晶须聚合式结晶以及构造运动中的晶粒细化作用，使透闪石玉的硬度和韧度大大增强，硬度高者可达到莫氏6.9（透

闪石硬度为6），韧度仅次于黑金刚石，达到翡翠的两倍、蛇纹石玉的四倍，石英的100倍。

图7 透闪石晶须 图8 变质中的压力作用

4、变质作用均在一定的压力环境下进行，在较大的地壳深处的岩石承受上覆岩层的重量引起的静压力(均向压力) 作用下，密度小体积大的矿物可以结合成密度大体积小的矿物，并伴随着总体积的缩小，有利于塑性变形和高压矿物的产生。来源于构造运动的侧向压力，具有方向性，且两侧的作用力方向相反，在变质过程中主要是导致岩石结构与构造的变化，作用结果是使岩石中的片状、柱状矿物发生定向排列，所以矿物排列往往具有定向性和矿物形态具有延长性。在应力作用下，变质岩石中的矿物出现优选定向， 从而形成变质岩石所特有的结晶片理。

在剪切和挤压同时存在的情况下，形成不对称挤压，会使得矿物体表面光洁，无明显挤压痕，无弯曲、扭拧现象发生，得到的晶粒比对称挤压时更为细小，组织致密。这应该就是和田玉籽料和山流水料的产生机理之一。 5

、石棉由纤维束组成，而纤维束又由很长很细的能相互分离的纤维组成，是彼此

平行排列的微细管状纤维集合体，可分裂成非常细的石棉纤维，直径可小到0.1微米以下。石棉是天然的纤维状的硅酸盐类矿物质的总称，透闪石石棉是其中的一种。

通常人们将长度比直径大千倍以上且具有一定柔韧性和强力的纤细物质统称为纤维。纤维具有弹性模量大，塑性形变小，强度高等特点，有很高的结晶能力，相对分子质量

小。石棉纤维的轴向拉伸强度较高，有时可达374×10^4㎏/㎡。纤维状集合体丝绢光泽，劈分后的纤维光泽暗淡。闪石石棉研磨后易分成许多细小的纤维。 工业实践表明，在某种脆性基体材料中掺入一定量的纤维，可以明显改善材料的韧性，同时还起到增强、阻裂效应。纤维作为增强相，在材料内是通过间隔阻裂作用使材料得以增强的。在受荷载作用而产生裂缝时，纤维能横跨裂缝起到桥梁作用，阻止裂缝

扩展并缓解应力集中。纤维的加入，就是改变了各相界面的作用效果，从而可以使强度

和韧性都大幅提高。

图9 石棉

6、随地质构造运动形成的剪切和挤压，使得晶体在塑性变形过程中位错密度不断增加，使弹性应力不断增大，位错间的交互作用不断增强，因而位错的运动越来越困难。变形程度的增加，材料的强度、硬度升高，塑性、韧性下降的现象叫形变强化。晶体的形变强化，是因为晶体在塑性变形过程中位错密度不断增加，使弹性应力不断增大，位错间的交互作用不断增强，因而位错的运动越来越困难，从而提高强度。

研究表明，透闪石内部结构由于塑性变形时产生的移置滑动和双晶滑动，晶格畸变或被调制，形成密集排列的(010)多链层错和相关的层错终端， (001)机械双晶及一系列滑动叶片和变形条带。应变的透闪石颗粒在随后由变形作用产生的机械热所导致的升温过程中发生恢复与重结晶，产生一系列由多边形的低角度界面所分开的次颗粒，然后是无应变颗粒的成核与生长、重结晶形成的透闪石继承了原来纤维的C 轴方位，但各纤维微晶间具不规则的高角度边界和错乱的方位。同时，在这种变形作用后的重结晶作用过程中，由于有效应力控制的差异应变能、定向成核和定向生长，使玉中的定向组构被进一步加强。

7、和田玉矿体一般呈带状分布，并具有明显的分带性，靠近侵入岩体一侧为青玉，向外逐渐过渡为青白玉和白玉。镁质矽卡岩在较低的温压条件下及特定的环境中以双交代形式形成透闪石，晚期矽卡岩阶段由于温度逐渐降低，溶液中的铁，除部分参加硅酸盐矿物外，大量以磁铁矿形式出现，故又称磁铁矿阶段，这是由于白云质岩石的交代变质趋向于形成丰富的磁铁矿的特点，微量铁元素在透闪石玉中的富集便形成青玉（二价铁FeO ）和糖玉（三价铁Fe2O3）。

8、和田玉形成过程中的晶须结晶以及晶粒细化，也造就了其特殊的物理性能。透闪石本身是透明的，但玉石中的透闪石是分散的细微纤维状结构，呈平行短簇状或者交织状分布，入射的光线会在晶体纤维的界面间多次反射和折射，最后反射回来或者散射开去。大量的反射便会令玉石呈现白色，这种白色会随着外部的光线以及观察的角度变化而不同，这就是人们平时所说的“灵动”的白色。而散射与少量的透射则令玉石看来似透非透，晶体纤维越小，对光的散射也越强，单位体积内光的反射次数越多，透射越少，不透明度越高，“看见”的“白色”感越强。因而，对透闪石玉而言，白度一般不是由其中透闪石含量决定的。

9、考察发现，新疆和田玉某矿区矿化裂隙中有青白玉充填，有普遍发育的蛇纹石化和滑石化，节理、裂隙比较发育，致使玉石破碎，对矿体起破坏作用。受节理裂隙的影响，矿石块度不大，大者有4-7kg ，小者只有0.5-1kg 。在矿化带中裂隙较多，有的被和田玉和蛇纹岩充填，但是量小又不连续，厚度也小，这恐怕也是和田玉籽料和山流水料的形成机理之一。

综合上述分析后，可以得出以下几点：

1、新疆和田玉的成因为，镁质大理岩与中酸性花岗岩、花岗闪长岩岩浆接触交代蚀变，或与超基性花岗岩岩浆混合岩化蚀变。

2、多次交代透闪石化的透闪石，晶体重结晶以晶须形式聚合生长，形成显微隐晶质的透闪石，受构造运动的不断挤压，经过晶粒细化、形变强化等反复“锻造”的复杂过程后形成和田玉。

3、晶须状透闪石矿和透闪石石棉的发现足以说明，透闪石含量不是是否成玉的标准。和田玉的温润、细腻、白度以及坚韧的特性，是由其内部显微组织决定的，与其构成过程有很大关系，而与透闪石含量没有直接关系。

4、籽料和山流水料可能是原生矿，也可能是次生矿。原生矿应该是少量透闪石化的变质岩，而次生矿则是在构造运动断裂过程中碎裂的，而不是冰川崩裂的。

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