摘要  缅甸翡翠阶地矿床的表生还原性水岩反应主要发生于具黑乌沙皮壳的翡翠砾石层中，作用使翡翠沿微裂隙产生绿泥石化和部分裂隙的愈合，导致翡翠出现灰绿、暗绿或蓝绿的颜色和透明度的提高，并显示出油青种或蓝水种翡翠的特征；表生还原性水岩反应是缅甸翡翠阶地矿床地球化学分带性的直观体现，其成因与当地的地理气候条件、表生风化作用和地下水的长期作用、翡翠中存在的微裂隙及其中微细矿物在表生水溶液的作用下的溶解和蚀变反应等因素密切相关。

 

关键词  表生还原性水岩反应；成因；翡翠阶地矿床；缅甸

 

1  引言

水岩反应是指在地质作用过程中，水溶液与矿物岩石间物质成分的相互交换作用，在矿床学、地球化学、水文与工程地质学、环境地质学等地学领域中都有较深入的研究^[1]。近来，笔者在对缅甸翡翠的研究中发现，部分砾石状翡翠在经历表生作用的过程中，不仅经历了氧化性的水岩反应，还经历了还原性的水岩反应，它可使翡翠显示油青种或蓝水种的特征。本文针对缅甸翡翠阶地矿床的表生还原性水岩反应及其成因作初步的分析探讨。

2 基本特征及分析

缅甸翡翠阶地矿床的表生还原性水岩反应基本特征表现为：

1）出现于经表生风化搬运作用形成的砾石状翡翠之中。砾石大小不等，磨圆度各异，有磨圆度较好的卵石、也有呈角砾状的砾石，不少砾石二次风化特征明显（照片1），表明经历了由原生翡翠矿体     风化剥蚀搬运     残坡积～洪积堆积     形成阶地矿床      抬升再次接受风化剥蚀搬运，这一典型阶地矿床的地质演化过程，属阶地矿床的产物；

 

 

     二次风化的翡翠砾石

 

2）与具黑乌沙皮壳的翡翠砾石关系密切，或出现于由黑乌砂再次风化剥蚀形成的黄沙皮壳砾石和水石中；

 

 

    黑乌砂赌石

 

4）水岩反应宏观上表现为在翡翠砾石的表层及其开放性裂隙附近，翡翠出现灰绿、暗绿、蓝绿等颜色，且透明度有所提高，显示出油青种或蓝水种翡翠的特征（照片2）；

 

 

5）切片观察，翡翠中主要硬玉矿物并未出现明显交代蚀变，基本保持了原有的晶体形态，仅在硬玉矿物的裂隙、间隙或解理中出现一些呈丝网状分布的浅绿色隐晶质或微晶质充填物（照片3、4），经电子探针分析，充填物成分主要为绿泥石（表1）。同时，硬玉集合体间的微裂隙减少，透明度明显提高（照片5），在原生翡翠矿物接触边缘可形成一条较透明的“净化”边（照片6）；

 

 

 

 

从出现在翡翠砾石的表层及其开放性裂隙附近来看，水岩反应是在原生翡翠经表生风化形成砾石之后才发生的，为表生成因；其颜色并非表生氧化性的黄褐色和红褐色，而是以绿色调为主的暗绿色、灰绿色、蓝绿色出现，表明是在还原条件下形成的。因此，可以认为该水岩反应应是在表生状态下、还原性环境中所发生的水岩反应。

 

3  成因分析

在缅甸翡翠阶地矿床中之所以能出现表生还原性水岩反应，与其所处的特殊地质背景、地理气候环境和翡翠自身性质等条件密不可分的，具体分析如下：    

    1）缅甸翡翠阶地矿床中矿层的垂直分带性是表生水岩反应地球化学分带的直观表现。缅甸翡翠矿床有三种类型：原生矿床、阶地矿床和河床堆积～残坡积矿床，其中阶地矿床占据了重要位置。根据翡翠砾石皮壳特征的不同，翡翠阶地矿床在垂向上可分为三层^[2]、[3]：第一层黄沙皮壳、第二层红沙皮壳和第三层黑乌砂皮壳。其中第一层和第二层表现为以Fe₂O₃为特征的褐铁矿、赤铁矿等成分对翡翠的浸染，表明属氧化性的地球化学环境；第三层的黑乌砂皮壳，颜色黑色～黑绿，黝黑发亮，质软，潮湿时犹如泥炭，过去认为是硬锰矿、软锰矿等氧化锰质物质^[4]、[5]，但经X衍射分析主要成分为绿泥石、蛇纹石、蒙脱石和伊利石等粘土矿物（表2），属表生风化产物，表明地球化学环境并非氧化环境，而是还原性环境。

 

表2  翡翠黑乌沙皮壳粉晶X射线粉晶衍射数据

 

矿物          d （hkl）      (10^-10)

 

绿泥石     14.3709（001）  7.1206（002）  4.7856（003）   3.5871（004）

蛇纹石      7.2962（002）  3.6318（004）  2.4596（202）   1.5441（060）

蒙脱石    15.3696（001）  4.9773（003）  4.4570（02,11） 3.0685（005）

           2.5217（13,20）

伊利石    10.0029（001）  4.9773（002）  4.4570（020）   3.3485（003） 

 

测试单位：中国地质大学测试中心，测试者：管俊芳

 

笔者认为，缅甸翡翠阶地矿床中矿层的垂直分带性，可能直接反映了表生水岩反应的地球化学氧化——还原分带性（表3）：第一层和第二层翡翠砾石主要位于潜水面以上，受氧化性的包气带水类型地下水作用，因此表现为氧化性的水岩反应，其中第一层黄沙皮壳因接近地表，为氧化淋滤层，风化淋滤较强，表层质地松散，砂感强烈，显示黄色～黄褐色；第二层红沙皮壳主要属于氧化富集区，由于Fe₂O₃的沉淀，导致翡翠表皮以出现褐红色为特征；第三层黑乌沙的翡翠砾石则主要位于潜水面以下，受还原性的潜水类型地下水作用，水岩反应为还原性，出现的是以绿泥石、蛇纹石、蒙脱石、伊利石等粘土化为特征的表生蚀变作用，使翡翠表皮呈现黑色～黑绿色皮壳。

 

 

表3  缅甸翡翠阶地矿床的垂直分带特征（按翡翠皮壳划分）

 

矿 层     翡翠皮壳类型      地球化学环境      地下水类型   水岩反应 

第一层    黄沙皮、白沙皮        氧化性        包气带水      氧化性

第二层    红沙皮、红蜡壳        氧化性        包气带水      氧化性

第三层    黑乌沙、黑蜡壳        还原性        潜水          还原性

 

    2）有利的地理气候环境，提供了表生还原性水岩反应的水动力条件和地球化学环境。缅甸翡翠阶地矿床产于缅甸北部密支那地区，属亚热带雨林地理气候环境，该处森林茂密、雨量充沛，常年不断的流水作用为表生地下水活动提供了充足的水源，加之翡翠阶地矿床砾石层良好的透水性和蓄水性，不仅成为地下水活动的有利场所，也为还原性水岩反应提供了水动力条件。而雨林气候环境，使地下水中富含丰富的腐殖酸、微生物等有机质成分，也可为阶地矿床的下部层位能保持还原性地球化学环境创造了条件。

      3）较长地质时期的水岩反应在时间上弥补了作用速率较慢的不足。关于缅甸翡翠阶地矿床的形成时代，有认为是第三纪（64～1.63Ma）^[6]，也有认为是第四纪更新世(1.63～0.01Ma)^[7] ，各人说法不一，无一定论。但无论怎样，从翡翠砾石堆积埋藏形成阶地矿床至今，是经历了一个较长时期的地质历史过程，也表明水岩反应作用是一长期的地质作用过程。这从时间上弥补了因表生近常温、常压条件下水岩反应速率较慢之不足，为水岩反应得以充分进行在时间上提供了保证。

    4）长期的表生风化作用为水岩反应提供了必要的物质成分。由于翡翠主要为以硬玉为主的钠铝硅酸盐矿物组成，要进行以绿泥石化为主的水岩反应，水溶液中必须提供必要的Fe、Mg等物质成分。而缅甸原生翡翠矿床的围岩主要为富Fe、Mg成分的蛇纹石化橄榄岩，从翡翠阶地矿床中砾石的分选性不好来看，阶地矿床形成时应属于残坡积～山间盆地洪积堆积，距离原生翡翠矿床不会太远；在长期的表生风化作用过程中，岩石中的Mg、Fe等成分将会被淋滤释放出来，使表生地下水中富含Fe、Mg等成分；另外，翡翠砾石在最初的风化、搬运和堆积过程中，由于氧化作用使表层形成了一层富含Fe质的氧化皮壳，在阶地矿床的深埋过程中，随着介质由氧化环境转变为还原环境，皮壳上的Fe³⁺将被还原为Fe²⁺而进入水溶液，增加了地下水中的Fe质成分；从翡翠裂隙中绿泥石的成分也可见，FeO占了较高比例（22.280～25.603％），这可能与原翡翠砾石表层富含Fe质成分的加入有关。因此，长期的表生风化作用，可为翡翠阶地矿床还原性水岩反应提供必要的物质成分。

    5）翡翠中的裂隙、微裂隙及粒间间隙的存在，为水岩反应提供了运移通道和作用空间。缅甸翡翠原生矿床位于印度板块和欧亚板块的结合部位，此处构造应力集中、深大断裂发育、构造活动频繁，构造应力的作用将使翡翠产生破碎裂隙；翡翠砾石在风化、搬运和堆积过程中的相互碰撞，也可造成翡翠中裂隙的发育；翡翠主成分辉石类矿物中发育的{110}解理和{100}、{010}裂开在应力作用下易产生破碎而出现微裂隙；翡翠矿物颗粒间存在的微间隙等等。翡翠中各种裂隙、微裂隙及间隙的存在，有利于表生地下水向翡翠内部的渗透，为水岩反应的进行提供了运移通道和作用空间。

    6）还原性水岩反应使翡翠微裂隙中的微细矿物的溶解和新矿物的形成，导致了翡翠透明度的提高和颜色的改变。翡翠微裂隙中一般都有一些微细粒的硬玉等矿物和微孔隙的存在，加上裂隙表面的凹凸不平，造成对入射光线的反射和漫反射增加，这是使翡翠透明度降低的主要原因之一。在还原性水岩反应作用下，微裂隙中的细小硬玉等矿物由于比表面积大，活性高，将首先被溶解，并与水溶液中带来的Fe、Mg等物质成分结合形成绿泥石等矿物，充填于微裂隙内，导致微裂隙的愈合。由于翡翠中微细矿物的消失和微裂隙的愈合，使翡翠产生了“净化”作用，减少了晶粒间和裂面对光线的反射与漫反射能力，从而使翡翠的透明度有所提高；另外，穿插于翡翠微裂隙中的绿泥石主要以隐晶质形式出现，犹如翡翠B货的注胶体一样，不会对光线产生晶间反射和漫反射，反而掩盖了微裂隙的存在，这也可能是导致翡翠透明度提高的原因之一。

由于水岩反应产生的绿泥石等矿物主要为Fe^2＋致色，表现为灰绿～蓝绿色，其呈丝网状分布于翡翠微裂隙中，如同翡翠C货的染料一样，改变了翡翠的颜色，而使翡翠呈现出灰绿、暗绿和蓝绿等颜色。透明度的增加和颜色的改变，使翡翠出现了油青种或蓝水种的特征。

由此可见，表生还原性水岩反应作用缅甸翡翠阶地矿床中氧化——还原地球化学分带性的具体体现，温湿多雨的地理气候环境、充足的地下水供给、长期的表生风化作用和地下水作用、翡翠中存在的微裂隙等因素，都为表生还原性水岩反应的进行创造了良好条件。正由于水岩反应是在表生条件下进行，反应的速率和作用强度都不是很大，仅是沿翡翠的裂隙、微裂隙和硬玉矿物集合体间隙进行，且绿泥石等粘土化也多以隐晶质形式出现，使得翡翠除了使颜色和透明度有所改变外，基本保持了原翡翠的矿物组成和结构特征，翡翠的性质没有发生根本改变，这也是与内生热液蚀变明显不同之处。

 

4 结论

1）缅甸翡翠阶地矿床的砾石状翡翠中存在有表生还原性的水岩反应作用，并主要发育于具黑乌沙皮壳的砾石状翡翠层位之中；

2）表生还原性的水岩反应是翡翠阶地矿床的氧化——还原地球化学分带性的具体体现，其成因与当地地理气候条件、表生风化和地下水的作用的长期性、表生地下水热液的物质成分、翡翠质地及其存在的微裂隙等因素密切相关；

3）表生还原性水岩反应的实质是使翡翠的微裂隙中微细矿物的溶解、部分微裂隙的愈合和并出现隐晶质～微晶质绿泥石等粘土化，从而导致翡翠砾石的表层及开放性裂隙附近出现灰绿、暗绿、蓝绿等次生颜色，且透明度有所提高，使翡翠出现油青种和蓝水种的特征。

缅甸翡翠阶地矿床的表生还原性水岩反应为本文首次提出，该现象为客观事实存在，开展对翡翠的表生还原性水岩反应研究，在对翡翠的颜色成因分类、种属的划分、翡翠鉴定、赌石的质量评价、翡翠的优化等宝石学研究方面都有重要的意义，有关内容将另文叙述。

 

参考文献（略）

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