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【GIA 中山大学】翡翠中的锆石及其应用

2021-05-06  艾昊讲珠宝
最近GIA实验室检测了一个半透明的绿色手镯,根据标准的宝石学测试和光谱分析,该手镯经过染色和充填处理,属于翡翠C货。显微观察发现了一个自形的透明度的棕色晶体,拉曼光谱显示该晶体为高型锆石,这种现象在翡翠中其实并不罕见,但很少观察到这种自形程度较高的晶体及,另外,该样品经历过各种各样的处理,更加令人感到意外
锆石是一种非常常见的矿物,可赋存在各种岩浆岩、沉积岩和变质岩中,在地球科学中有着非常重要的应用,尤其是锆石U-Pb年代学、Hf同位素组成、Ti温度计、微量组成等,锆石的这些特征均能够为寄主岩石的成因提供一定的证据。翡翠作为变质岩的一种,锆石也是其中常见的副矿物之一,由于锆石的应用是非常广泛的,因此使用锆石研究翡翠的成因自然成为一种有效的方式。

2008年中山大学丘志力老师对缅甸翡翠的锆石进行了分析,锆石的阴极发光图像多显示不规则或补丁状的内部结构,并且在其中发现了硬玉和绿辉石的矿物包裹体,都表明了锆石与主体的硬玉具有同生关系,属于变质热液成因。
锆石的稀土元素配分曲线显示明显的Ce正异常,Eu的负异常程度较弱,明显富集重稀土,Th/U比值在0.01-1之间,同样证明锆石为热液成因。
锆石的其U-Pb年龄为158百万年左右,并且锆石的U-Pb 年龄与Th/U 比值之间并不存在明显的相关性,反映这些锆石可能是在同一介质中形成的。
锆石的176Hf/177Hf平均值为(0.283066±7),εHf(t)为(13.8±0.3),与亏损地幔或者年轻洋壳的Hf 同位素特征基本一致,锆石的176Lu/177Hf 比值(0.00004~0.00107)明显高于含石榴石岩石样品中锆石的比值, 反映流体在析出过程中不存在石榴石残留。缅甸宝石级翡翠主体为流体存在情况下的热液交代产物,与大洋板块俯冲过程中的脱水流体有关。
2018年,中山大学蔡诗诗同样研究了缅甸翡翠中的锆石,但却发现了不同类型的锆石,阴极发光图像、稀土元素组成、Th/U比值等均显示锆石为岩浆锆石,与丘志力老师所发现的锆石明显不同。所测定的U-Pb年龄为157Ma左右,与丘志力老师所测定的锆石年龄基本相近。
另外,锆石的Ti温度计显示锆石形成的平均温度为847℃,而硬玉则属于高压低温型变质矿物,因此锆石的形成与硬玉的形成无关。锆石的微量元素特征显示锆石形成于俯冲带上覆地幔楔之中,陆下地幔橄榄岩受到俯冲板块释放的流体作用,发生了部分熔融,形成了镁铁质玄武岩浆,锆石即从此类岩浆中结晶形成。

以上就是近些年来对翡翠锆石研究的一点点进展,希望对大家有所帮助。

参考文献:

Emily J. Zircon in Jadeite Jade. Gems &Gemology, Winter 2020, Vol. 56, No. 4.

丘志力, 吴福元, 杨树锋等. 缅甸翡翠形成时代和成因的锆石U-Pb 年龄与Hf 同位素制约. 科学通报. 2008. 53(24): 3104 ~ 3111.

蔡诗诗和张恩. 缅甸翡翠中锆石的LA-ICP-MS微量元素U-Pb年龄:对其成因的制约. 2018. 38(6):1896-1903.

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