第３２卷第２期　２０１２年５月　桂林理工大学学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｇｕｉｌｉｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖ０１．３２　Ｎｏ．２　Ｆｅｂ．　２０１２　

文章编号：１６７４—９０５７（２０１２）０２—０１７３—０６　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４—９０５７．２０１２．０２．００４　

坦桑尼亚隆吉多红刚玉矿矿物成分特征及开发前景　

杨晓文　，张良钜　，贾宗勇　

（１．青海省地质矿产测试应用中心，西宁８１０００８；２．桂林理工大学地球科学学院，广西桂林５１０００４；　３．青海省第五地质矿产勘查院，西宁８１０００８）　

摘要：通过对坦桑尼亚红刚玉矿标本宏观和偏光显微镜的观察，结合ｘ射线衍射、红外光谱和ｘ射　线能谱分析等方法对其矿物成分及化学成分进行了分析。主要矿物有红刚玉（８％）、黝帘石（６９％）、　绿辉石（１４％）、韭闪石（５％），次要矿物有镁铝榴石、铬尖晶石、斜长石及方解石（共计约４％）。　绿辉石、镁铝榴石、黝帘石和韭闪石中Ａｌ的含量相对较高，且都含有一定量的Ｃｒ；Ｃｒ２０，的含量：铬　尖晶石中约为２２％，其他矿物中为０．９７％～１．５２％。矿床中Ａｌ、Ｃｒ的富集为红刚玉的形成提供了良　好的环境，Ｃｒ的存在也是黝帘石呈绿色的原因。此红刚玉矿岩石或矿物可用于装饰、收藏、观赏等，　具有一定的开发前景。　关键词：红刚玉矿；矿物成分；开发前景；坦桑尼亚　中图分类号：Ｐ６１９．２８１　文献标志码：Ａ　

近年来在云南瑞丽、广东、桂林及北京等地　

珠宝市场上陆续出现了一种新兴的宝石雕刻材料，　

具有鲜明的红绿两种颜色，且红色和绿色矿物界　限分明，接触紧密，其中红色部分为刚玉，对于　

其中的绿色部分，则说法不一，有人说是翡翠，　

有人说像透辉石。根据查阅资料，到目前为止，　

全世界产这种特殊的含绿色矿物的红刚玉仅有非　

洲的坦桑尼亚隆吉多…。国内外学者对这种可作　

为雕刻材料的红刚玉矿的研究和探讨很少。鉴于　

以上情况，本文选取这种红刚玉矿雕刻材料为研　

究对象，对其成分特征进行分析，从而确定矿物　

具体种类，以便开发利用。　

１　样品特征　

１．１手标本表观特征　

坦桑尼亚隆吉多红刚玉矿标本中红刚玉一般　

呈不规则块状，玫瑰红色且颜色分布不均匀，有裂　理，周围被绿色、黑色及少量浅色矿物包围。其中　

黑色和绿色矿物具有完全解理，转动标本，在阳光　

下可见其完全解理的闪光面。白色矿物分布在红　

刚玉和一个大的斑晶周围，样品中浅色矿物部分滴　

加盐酸可以看见分解出的气泡，应为方解石。手标　

本整体为均匀的致密块状构造（图ｌａ）。　

１．２偏光显微镜下特征　通过偏光显微镜下鉴定，该样品主要由红刚　

玉、黝帘石、辉石、闪石组成，还能见到少量方　

解石及未能鉴定出的浅色矿物。　

红刚玉（红宝石）约占样品的８％，在单偏　

光下呈玫瑰红色，多色性明显，浅红一深红色，　正高突起，糙面显著，无解理，多裂，被裂隙隔　

开的多个颗粒在转动物台时呈现同时消光，表明　

其为一个大的晶体颗粒，粒度最大可达１．８　ｍｍ×　

３．５　ｍｍ。　黝帘石约占６９％，绿色，多色性明显，浅绿一　

收稿日期：２０１１—０８—２６　基金项目：国家自然科学基金项目（４０５７２０２６；４１１７２０５４）　作者简介：杨晓文（１９８２一），女，硕士，工程师，研究方向：岩矿测试。　通讯作者：张良钜，教授，ｚｌｊｐｇｉｇ＠ｇｌｉｔｅ．ｅｄｕ．ｃｎ。　引文格式：杨晓文，张良钜，贾宗勇．坦桑尼亚隆吉多红刚玉矿矿物成分特征及开发前景［Ｊ］．桂林理工大学学报，２０１２，　３２（２）：１７３—１７８．

　第２期　杨晓文等：坦桑尼亚隆吉多红刚玉矿矿物成分特征及开发前景　１７５　

缩振动）以及６００—４００　ｃｍ　范围的４～５个较强　

吸收谱带（０一ｓｉ—Ｏ弯曲振动）组成，将其与黝　

帘石标准红外光谱对照，特征波数基本完全一　

致　，实测黝帘石红外光谱图谱可能受空气中　

ＣＯ　的影响出现了２　３６０．５０　ｅｍ　吸收峰。具体特　

征波数对比见图２。　

４０００　３６００　３２００　２８００　２４００　２０００　ｌ　６００　１２００　８００　４００　ａ／ｃｍ一　

图２黝帘石红外光谱图　Ｆｉｇ．２　ＩＲ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ｏｆ　ｚｏｉｓｉｔｅ　

２．１．２绿辉石　对黑色矿物进行测试后，通过与　

有关文献对比，其红外光谱图与绿辉石　比较接　近（图３）。　

（１）１　１００～８５０　ｃｍ　吸收区，为ｓｉ—Ｏ振动　

的最强吸收区，样品在１　０７８．９４、１　０１５．４２、　

９８５．２６、８６９．０７　ｃｍ　处有吸收峰。　

（２）７５０—６００　ｃｍ　吸收区，为ｓｊ一０～Ｓｉ的　

对称伸缩振动带，样品在７２６．３１、６６８．４２　ｃｍ　处　有吸收峰。这与链的重复周期中ＳｉＯ　四面体数　

（２个）一致，并且吸收带位置及间距与阳离子成　

分有关：绿辉石中Ｍ：位有ｃａ和Ｎａ，Ｍ　位主要　

是ｃａ时，两带间距为４０　ｃｍ　±；Ｍ　位主要是　

Ｎａ、Ｌｊ时，间距８０　ｃｍ　±。分裂间距的不同可能　

与键合力的差异有关，Ｍ：位二价ｃａ离子与ｓｉ—Ｏ　

链的键合力比一价离子强。　

（３）６００—４００　ｃｍ　强吸收区，属于Ｓｉ一０弯　

曲振动与Ｍ（阳离子）一Ｏ伸缩振动，样品的频　

率为４６３．１６和４２３．６８　ｃｍ～。　ｌ６００　ｌ４００　１２００　１０００　８００　６００　４００　／ｃｍ　

图３所测样品及绿辉石　的红外光谱图　Ｆｉｇ．３　ＩＲ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓａｍｐｌｅ　ａｎｄ　ｏｍｐｈａｃｉｔｅ［　

２．２　Ｘ射线粉晶衍射分析　

对样品中绿色及黑色矿物进行ＸＲＤ衍射测　

试。采用荷兰帕纳科公司（ＰＡＮ　ａｌｙｔｉｃａｌ　Ｂ．Ｖ．）生产　的ＰＥＲＴ—ＰＲＯ的Ｘ射线粉晶衍射仪，测试条件：　

Ｃｕ靶，管压为４０　ｋＶ，管流为４０　ｍＡ，扫描范围　

（２０）为５。一９０。，步长（２ｅ）为０．０１７。，应用ｘ　

Ｐｅｒｔ　Ｈｉｇｈ　Ｓｃｏｒｅ分析软件对各样品进行分析，对主　

要组成矿物的ｄ值、，／，０值与标准矿物的值进行标　

定，将ｘ射线粉晶衍射数据与ＪＣＰＤＳ卡　相比　

较（ＪＣＰＤＳ卡中没有出现的指标则通过计算机程　序计算补充进去），得到ｘ射线图谱。从图４可以　

看出，标本不仅有黝帘石的峰值，还具有韭闪石　

和绿辉石的特征峰值。因此，红刚玉矿中其他主　

要矿物为黝帘石、绿辉石和韭闪石。　

３矿物化学成分分析　

结合偏光显微镜下观察、红外光谱分析和ｘ　

射线粉晶衍射结果，对坦桑尼亚红刚玉矿进一步　

确定除红刚玉外的矿物化学成分。采用日本生　

产的ＪＳＭ一６３８０ＬＶ扫描电子显微镜（配有英国牛　１７６　桂林理工大学学报　２０１２正　

２０／（。）　图４样品Ｘ射线粉晶衍射图　Ｆｉｇ．４　Ｘ－ｒａｙ　ｐｏｗｄｅｒ　ｄｉｆｒａｃｔｉｏｎ　ｐａｔｔｅｒｎ　ｏｆ　ｓａｍｐｌｅ　

津公司ＩＮＣＡ　ＩＥ３５０　Ｘ射线能谱仪），测试在桂林　

理工大学有色金属及材料加工新技术教育部重点　实验室进行。ｘ射线能谱仪所使用的加速电压为　

２Ｏ　ｋＶ，电流２０　ｍＡ。首先对样品中除红刚玉外含　

量相对较多的几种矿物进行分析，并记录与扫描　

同步的ＥＤＳ表面微区化学成分分析结果。　

３．１　黝帘石　黝帘石属于绿帘石族矿物，黝帘石的理论组成　

（ＷＢ）：ＳｉＯ２　３９．５％，ＡＩ２Ｏ３　３３．９％，ＣａＯ　２４．６％，　Ｈ２Ｏ　２．０％；绿帘石的理论组成（ＷＢ）：ＳｉＯ２　３８．９２％　

一３７．０４％，Ａ１２Ｏ３　３０．４９％一２０．３２％，ＣａＯ　

２４．２１％～２３．０４％，Ｆｅ２Ｏ３　１７．７５％一４．４４％，Ｈ２Ｏ　１．９４％一１．８５％。坦桑尼亚红刚玉矿中黝帘石ＥＤＳ　

表面微区化学成分分析结果（平均值）：ＳｉＯ：　

４２．０９％，Ａ１２Ｏ３　３０．７６％，ＣａＯ　２４．６３％，Ｃｒ２Ｏ３　１．３０％，ＦｅＯ　１．１６％，ＯＨ没有测出。因此，其为含　

Ｃｒ：Ｏ，量较高的黝帘石，ｃｒ的存在是其呈绿色的原　

因。　３．２　绿辉石　

绿辉石化学成分介于透辉石和硬玉之间，透辉　

石标准化学式为ＣａＭｇ［Ｓｉ：Ｏ　］，理论组分（１１）　）：　

ＳｉＯ，５５．６％，ＣａＯ　２５．９％，ＭｇＯ　１８．５％。硬玉标准　

化学式为ＮａＡ１［Ｓｉ　Ｏ　］，理论组分（Ｗ　）：ＳｉＯ：　

５９．４％，Ａ１２Ｏ３　２５．２％，Ｎａ２Ｏ　１５．４％　。绿辉石的　

标准化学式为（Ｃａ，Ｎａ）［Ｍｇ，Ｆｅ¨，Ａｌ，Ｆｅ¨］　

（Ｓｉ　Ｏ　）　］。坦桑尼亚红刚玉矿中的绿辉石各氧化　

物的平均值（ＷＢ）：ＳｉＯ２　５４．０５％，ＣａＯ　１５．１４％，　

ＭｇＯ　１０．４％，Ａ１２Ｏ３　１０．８５％，Ｎａ２Ｏ　６．０９％，ＦｅＯ　

２．００％，Ｃｒ２Ｏ３　１．４８％。　将所测得分析结果，以氧原子等于６为标准，　

利用氧原子计算法进行计算　，由于无法分别准确　

测定ＦｅＯ和Ｆｅ：Ｏ，的质量分数，此处铁含量均按　

ＦｅＯ计算（下同）。计算出其阳离子数目，并得出其　

晶体化学式（表１）。　

通过绿辉石的化学成分分析计算，绿辉石的　

表１　绿辉石阳离子数及晶体化学式计算结果　Ｔａｂｌｅ　１　Ｐｏｓｉｔｉｖｅ　ｉｏｎ　ｎｕｍｂｅｒ　ａｎｄ　ｆｏｒｍｕｌａ　ｏｆ　ｏｍｐｈａｅｉ

ｔｅ　第２期　杨晓文等：坦桑尼亚隆吉多红刚玉矿矿物成分特征及开发前景　

端员组分硬玉为４０％左右，Ａｌ：Ｏ，含量较高，并且　

其中一部分Ａｌ代替了Ｓｉ进入了ｓｉ—Ｏ骨干，Ｎａ／　

（Ｎａ＋Ｃａ）０．４１９—０．４２３，Ａｌ／，（Ａｌ＋Ｆｅ）０．８８３—　０．８８６。　根据化学成分命名标准：Ｎａ／（Ｎａ＋Ｃａ）＞０．８　

为硬玉，０．８—０．２为绿辉石，＜０．２为透辉石　］。　

根据Ｄｅｅｒ　Ｗ．Ａｃｔｕａｌ（１９７８）和王濮（１９９４）的研究，　以及Ｃｌａｒｋ和Ｐａｐｉｋｅ（１９６８）的报道ｕ　，典型的绿　

辉石是Ａｌ／，（　＋Ｆｅ）＞０．５％。所测坦桑尼亚红刚　玉矿中的绿辉石恰好在其中。　

３．３韭闪石　根据ＥＤＳ表面微区化学成分分析数据得知，　

闪石的成分为（平均值，　）：ＳｉＯ　４０．２０％，　

Ａ１２Ｏ３　２７．５２％，ＭｇＯ　１３．１５％，ＣａＯ　１１．０７％，ＦｅＯ　

４．５４％，Ｎａ２Ｏ　１．８０％，Ｋ２０　０．５０％，Ｃｒ２Ｏ３　１．ｏ４％。以氧原子等于２２为标准，利用氧原子计　

算法进行计算，得出其阳离子数目如下：　

Ｎａ　０．４９５　５，Ｍｇ　２．５８７　９，Ａ１　４．２４４　４，Ｓｉ　

５．２７，Ｃａ　１．５５５　９，Ｋ　０．０８３　４，Ｃｒ　０．１０９　１，Ｆｅ　０．４９６　３。（Ｃａ＋Ｎａ）＝２．０５１　４，（Ｎａ＋Ｋ）＝０．５７８　９，　

Ｍｇ／（Ｍｇ＋Ｆｅ）＝０．８３９　０。　根据新规定的韭闪石的化学成分分类界限：　

（Ｃａ＋Ｎａ）≥１．３４，Ｎａ≤０．６７，（Ｎａ＋Ｋ）≥０．５０，　

Ｍｇ／（Ｍｇ＋ｒｅ）＞１０．７０，所测试样品均在此范围内，　与　粉晶衍射结果一致　］。　

３．４镁铝榴石　根据ＥＤＳ表面微区化学成分分析结果，样品　

中的石榴石主要矿物为镁铝榴石，各氧化物的平　

均值（　Ｂ）为：ＳｉＯ２　３９．５４％，ＣａＯ　４．８５％，ＭｇＯ　

２４．２３％，Ａ１２Ｏ３　２２．４３％，ＦｅＯ　７．６０％，Ｃｒ２０３　

１．３６％。与镁铝榴石的理论组分（ＭｇＯ　２９．８５％，　Ａ１２Ｏ３　２５．３７％，ＳｉＯ２　４４．７８％）相比，坦桑尼亚红　

刚玉矿中的镁铝榴石有少量的Ｆｅ、Ｃａ、Ｃｒ混入。　

３．５浅色矿物　对浅色矿物几个不同部位进行能谱分析，发　

现其中并非一种矿物组成，而是由斜长石、铬尖　

晶石、镁铝榴石组成，三者的Ａ１：Ｏ，含量都很高，　

测试结果见表２。　

表２浅色矿物ＥＤＳ表面微区化学成分　Ｔａｂｌｅ　２　Ｍｉｃｒｏ—ａｒｅａ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｌｉｇｈｔ　ｃｏｌｏｒ　ｍｉｎｅｒａｌ　ｂｙ　ＥＤＳ　Ｂ／％　

４坦桑尼亚红刚玉矿的开发利用　

坦桑尼亚红刚玉矿作为一种宝石雕刻材料，　

即红刚玉与黝帘石的共生矿，红色和绿色（以及　

黑色、白色等）共生于同一宝石中，红色中渗透　

着绿，绿色中带着红，呈宇宙间独一无二的天然　

颜色和纹理，更令人赞叹大自然的神奇造化。强　

烈的颜色对比使其成为相当吸引人的矿物。黝帘　

石和角闪石的摩氏硬度在６左右，而刚玉则达到　

９，硬度较大，由于其主要成分的不同，使其硬度　

也有显著的差别。在这种情况下，雕工们通常尽　

量巧用矿石本身独特的颜色特征，在其上刻出相　

对应的图案，如能构成一定的意义，颜色又相互　搭配，自然会受人喜爱。可以考虑从以下几个方　

面开发利用坦桑尼亚红刚玉矿：　

（１）首饰工艺品。根据坦桑尼亚红刚玉矿硬　度较大、颜色特征独特、而且抛光后光泽也很明亮　

等方面的特点，可以加工成各式各样的首饰工艺　

品，如吊坠、手镯、手链等。　

（２）用做观赏石。大块者可以利用俏色将其　

就形造势雕刻成形态各异的雕刻艺术品，在这种　

玉雕材料中有星点状的刚玉红色斑晶，在俏色的　

运用上可以使绿色的基底上有美丽的红色，被誉　

为“万绿丛中一点红”！　

（３）用做石板材。坦桑尼亚红刚玉矿具有独　

特的红色、绿色和黑色

（有的还具有白色）和谐