南京六合地区雨花石的XRD研究①

杨佩,黄文清,伏荣进,蔡薇,董平飞,陈亮

(国家金银制品质量监督检验中心(南京),江苏南京210028)

南京六合地区雨花石的XRD研究①

杨佩,黄文清,伏荣进,蔡薇,董平飞,陈亮

(国家金银制品质量监督检验中心(南京),江苏南京210028)

通过X射线衍射(XRD)对南京六合地区的6种不同种类的雨花石进行分析研究。结果表明雨花石主要组成矿物是石英,不同种类的雨花石在67°～69°的XRD谱线存在一定差异,据此计算的水晶类雨花石的结晶度指数明显高于其他种类雨花石,指示其具有不同成因。

雨花石;X射线衍射;南京六合地区

1 概述

雨花石是一个狭义的概念,指产于南京及其周边地区雨花台组地层并具有一定观赏价值的砾石、卵石(唐瑞来,2003)。雨花台组为一套辫状河流沉积,其形成时代被厘定为新近纪早中新世晚期-中中新世早期。雨花台组岩性为灰白色中砾-细卵石岩、黄褐色-灰黄色细-粗粒含砾岩屑石英砂岩;灰黄、暗红色细砂岩、粉砂岩、粉砂粘土岩;土黄、砖红或杂色钙质粉砂泥岩(岳文浙等,2009)。雨花石主要产自六合灵岩山、方山、横山、长山及仪征月塘,而南京雨花台、菊花台及江宁方山产量较少。

南京雨花石以其温润的质地和多彩的图案深受收藏界的宠爱,精品雨花石因其产量极少,价格不菲。

雨花石依据岩石矿物学特征可分为玉髓(玛瑙)类、蛋白石类、碧玉类、燧石类、石英岩类、化石类、水晶类等11个种类(唐瑞来,2003)。

2013年,由南京市产品质量监督检验院及南京雨花博物馆起草的江苏省地方标准《雨花石鉴评规范》的出台,给观赏石行业注入了新鲜的血液。该标准首次将玉石鉴定和鉴赏相结合,从雨花石分类、命名与标志、鉴定特征、鉴定方法、质量评价与分级等方面对雨花石产品做了详细、明确的规定。雨花石鉴定地方标准的实施,将对提升雨花石艺术价值,规范雨花石市场起推动及保护作用,有助于南京雨花石产业的发展。

关于雨花石的来源至今尚无定论,李铁民和朱桂荣(2001)经过对南京雨花台组砾石层的砾石形态组合分析和赋石层位调查后发现,雨花石的来源应属于近源补给,而非远源补给,其物源之一是宁芜火山岩区的含原生玛瑙的玄武安山岩脉。

2 样品描述

本次研究选取了南京六合地区具有代表性的蛋白石类雨花石、水晶类雨花石、玛瑙类雨花石、石英岩类雨花石、化石类雨花石、碧玉类雨花石(表1、图1),其中A-F依次代表蛋白石类雨花石、水晶类雨花石、玛瑙类雨花石、石英岩类雨花石、化石类雨花石、碧玉类雨花石(下同)。

图1 南京六合地区雨花石样品图Fig.1 Photos of rain flower pebble samples of Liuhe district,Nanjing

表1 南京六合地区雨花石种类及物理性质Table 1 Variety and physical property of rain flower pebble of Liuhe district,,Nanjing

3 XRD研究

XRD研究在南京地质矿产研究所测试中心完成,所用仪器型号为理学D/max 2500,测试条件如下:Cu-Kα辐射;射线强度:40k V/200Ma;扫描类型:连续扫描;扫描模式:2Theta/Theta;采样步宽: 0.02°/步;狭缝宽度,DS:1deg.、SS:1deg.、RS:0. 3mm;物相分析:角度范围:5°～80°、扫描速度:10°/ min;结晶程度分析:角度范围:67°～69°、扫描速度: 0.25°/min。

图2 六合雨花石的XRD谱线Fig.2 XRD spectral line of rain flower pebble of Liuhe district,Nanjing

图3 六合雨花石在67°～69°的XRD谱线Fig.3 XRD spectral line of rain flower pebble of Liuhe district,Nanjing under the temperature of between 67°～69°

本次研究选取不同类型雨花石的XRD衍射峰表明,它们的主要矿物组成是石英。67°～69°的衍射峰可用于计算石英的结晶度,其计算公式为CI=10 *F*a/b(Murata and Norman,1976)。并利用Jade软件计算石英的晶胞参数,计算结果见表2。

4 讨论与结论

所有测试样品的XRD峰形、峰位均与标准PDF卡中石英一致,表明雨花石的主要矿物成分是石英。不同类型雨花石在相同衍射角度的d值存在微小的差异(图2),系由类质同象引起的(廖立兵等,2007)。图3表明,结晶度指数高的石英其在67°～69°的衍射峰尖锐,随着结晶度指数的降低,衍射峰变得弥散。

研究表明,不同产状、不同成因的石英结晶度指数不同(Murata and Norman,1976),并可据此将其分为5类:第一类主要是燧石和均密石英岩,其中以近地表温度下形成的燧石、生物沉积成因的燧石结晶度指数值最小,并随着后期遭受变质作用而增大结晶度指数;第二类是硅化木,其结晶度指数教低(<5.0);第三类是环带状玛瑙结核,其内核的颗粒石英CI值比较稳定(9.0～9.3),外核的玛瑙边缘CI值从小于1.0～4.7;第四类是花岗岩和伟晶岩中的石英,其结晶度指数落在8.4～9.1之间;第五类是杂石英,包括结晶度很差和很好两组,一组结晶度指数接近10,另一组结晶度指数小的(<1.0)系在地表环境下快速冷凝而成。

除水晶质雨花石外的其他类型雨花石结晶度指数均很低,主要在1～3之间,表明它们形成于近地表温度下的快速冷却,而水晶质雨花石的结晶度指数明显高于其他种类的雨花石的结晶度指数,指示水晶质雨花石与其他种类雨花石的成因不同。如果说蛋白石类等结晶度指数小的雨花石来源于宁芜火山岩区的含原生玛瑙的玄武安山岩脉,则水晶类雨花石可能具有不同的来源。进一步的研究工作将从稳定同位素、稀土元素特征开展。

[1] 唐瑞来.南京雨花石[J].资源调查与环境,2003,24(4):306-310.

[2] 岳文浙,杨祝良,陶奎元,等.南京地区雨花台组层位与时代的厘定及沉积相研究[J].上海地质,2009,1:8-15.

[3] 周骏贵,周亮,胡启龙,等.DB32/T 2532-2013.雨花石鉴评规范[S].江苏省质量技术监督局,2013.

[4] 李铁民、朱桂荣.对雨花石来源的再认识[J].江苏地质,2001, 25(1):60-60.

[5] 廖立兵,李国武,蔡元峰,等.粉晶X射线衍射在矿物岩石学研究中的应用[J].物理,2007,36(6):460-464.

[6] Murata and Norman.An index of crystallinity for quartz[J]. American Journal of Science,1976,276: 1120-1130.

XRD Study of Rain Flower Pebble of Liuhe District in Nanjing

YANG Pei,HUANG Wen-qing,FU Rong-jin,CAI Wei,DONG Ping-fei,CHEN Lang
(National Center of Supervison and Inspection on Quality of Gold and Silver Product(Nanjing),Nanjing 210028,China)

Six different varieties of rain flower pebbles from Liuhe district in Nanjing have been analized and studied through X-ray diffraction(XRD).The result shows that the main mineral composition of them is quartz.For different variety of the pebble,there is a certain difference for its XRD spectral line under the temperature of between 67°～69°. The crystallinity index of the crystal rain flower pebble is obviously higher than that of other variety,which may indicate different origin.

rain flower pebble;X-ray diffraction;Liuhe district,Nanjing

TS933

A

1673-1433(2014)05-0045-05

2014-11-25

杨佩(1966-),男,汉族,学士学位、高级工程师、国家注册珠宝玉石质检师,主要从事贵金属与珠宝玉石检验与研究工作。E-mail: yangp@njzj.gov.cn