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磷灰石是几轴晶，透明矿物的偏光显微镜系统鉴定

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磷灰石是几轴晶

磷灰石是几轴晶，透明矿物的偏光显微镜系统鉴定

文章插图
磷灰石是六轴晶 。磷灰石的形状为玻璃状晶体、块体或结核，颜色多样，多为带锥面的六方柱形 。磷灰石，是指磷以晶质磷灰石形式存在于火成岩和变质岩中的含磷矿石 。是一系列含钙的磷酸盐矿物的总称 。
磷灰石是制造磷肥和磷素及其化合物的最主要矿物原料，最常见的磷灰石是氟磷灰石 。按照加合阴离子不同，除氟磷灰石外，还有氯磷灰石，羟基磷灰石等 。
透明矿物的偏光显微镜系统鉴定薄片号×××
磷灰石无色，呈六方柱状，横断面呈正六边形，标准的正中突起，解理一般见不到，有时在柱切面上见一组不完全解理，干涉色为Ⅰ级灰，柱状切面，平行消光，横断面全消光，负延性，一轴晶，负光性 。
薄片号×××
普通辉石无色，短柱状，横断面呈八边形，柱面一组完全解理，横断面可见两组近于正交的解理，高正突起，最高干涉色Ⅱ级绿，斜消光，消光角Ng∧c=40°，可见简单双晶，二轴晶，正光性 。
薄片号×××
普通角闪石 绿色，长柱状，横断面近六边形，柱面一组完全解理，横断面具两组解理，夹角56°（或124°），多色性和吸收性明显，Ng—绿色，Nm—黄色，Np—淡黄色，吸收公式Ng>Nm>Np 。高正突起，最高干涉色Ⅱ级黄，纵切面以斜消光为主，消光角Ng∧c=18°，可见简单双晶，二轴晶，负光性 。
薄片号×××
黑云母棕色，片状，一组极完全解理，多色性明显，深棕色—浅棕色，明显正吸收，平行消光，干涉色达Ⅱ级顶部，正延性，二轴晶，负光性 。
学习指导
偏光显微镜下透明矿物的系统鉴定的重点是：非均质体矿物的鉴定，要按透明矿物的系统鉴定程序进行，先从单偏光镜下观察，再进行正交偏光下的观察，最后进行锥光镜下的观察 。透明矿物显微镜下的观察和鉴定内容，在实际鉴定过程中，不一定要完全按其顺序进行，有时也可以交叉进行，也不一定全部项目都观察，应根据矿物主要光性鉴定特征进行观察，甚至抓住其中几项就可以确定矿物名称 。
复习思考题
1.偏光显微镜下鉴定透明矿物要遵循哪些程序？
2.为什么在测定矿物的光学性质时，大多需在定向切片上测定？
3.垂直光轴切片、平行光轴（一轴晶）、平行光轴面（二轴晶）切片各有何特征？
托帕石黄玉价格托帕石是英文Topaz的译音，源于梵文Topazios，是“火”的意思，指矿物呈橙色，但托帕石在自然界中可有多种颜色，其矿物名称为黄玉，是一种常见的中低档宝石 。古人认为，托帕石的太阳般光辉能给人以温暖和智慧，许多古老的民族把它当作护身符 。据说，佩戴它能使人消除悲哀、稳定情绪，增强智慧和勇气;欧洲人传说金黄色的托帕石能把美貌和智慧带给佩戴的人，所以父母总送给子女托帕石饰品以表达父母的“希望” 。因此托帕石也被称为“希望之石” 。托帕石现已普遍用作11月的生辰石，象征友谊、友爱和希望 。
一、托帕石的基本特征
1.化学成分
托帕石是一种含羟基的铝硅酸盐，其化学式为Al2［SiO4］(F，OH)2，可含有Li、Be、Ga、Ti、Nb、Ta、Cs、Fe、Co、Mg、Mn等微量元素，粉红色的托帕石可含Cr元素 。托帕石中含有附加阴离子F-，F-可部分地被OH-所替代，F∶OH为3∶1～1∶1，F∶OH比值的变化直接影响着其物理性质，且其比值随托帕石的生成条件(产出温度)而异 。伟晶岩中OH含量较低，F含量接近于理论值(20.65%);云英岩中的托帕石，OH含量增加至5%～7%;热液成因的托帕石F与OH的含量接近相等 。
2.结晶学特征
托帕石属斜方晶系，它的晶体结构中存在着由［AlO4F2］八面体连接成的弯曲链，链沿c轴延伸，链与链之间由［SiO4］四面体连接 。在八面体中有4个O和两个F，F经常部分地被OH所替代，其链力最弱，使平行于{001}形成完全解理 。
托帕石常见柱状晶形，通常一端为锥形，另一端常由解理造成，晶体横断面为菱形，柱面上常有纵纹(图2-1-72) 。完好晶形一般较少见，常见不规则粒状，砂矿中的托帕石多被磨蚀成椭圆形 。常见单形为:斜方柱m{110}、l{120}、y{021}，斜方双锥d{111}、o{221}、p{223}、f{431}，平行双面c{001}、b{010}等 。
3.光学性质
1)颜色:托帕石一般呈无色、淡蓝、蓝、黄、粉、粉红、褐红、绿等 。目前市场上有些蓝色托帕石是由无色天然托帕石先经辐射使之呈褐色，然后再加热处理而呈蓝色的产物 。巴西粉红色和红色托帕石是该地产的黄色和橙色托帕石经热处理的产物 。
2)光泽及透明度:托帕石一般呈玻璃光泽或亮玻璃光泽，常常是透明的 。
3)特殊光学效应:有时可见猫眼效应(稀少) 。
4)光性特征和多色性:托帕石为非均质体，二轴晶，正光性，2V=44°～66°;可见弱至明显的多色性，与体色及颜色深浅有关 。不同颜色托帕石的多色性分别为:黄色托帕石，褐黄色，黄色，橙黄;褐色托帕石，黄褐，褐;红、粉色托帕石，浅红，橙红，黄;绿色托帕石，蓝绿，浅绿;蓝色托帕石，不同色调的蓝色 。
5)折射率、双折射率和色散:托帕石的折射率为1.619～1.627(±0.010)，双折射率为0.008～0.010 。无色、褐色和蓝色的托帕石的折射率一般为1.609～1.617;红色、粉红色、橙色和黄色托帕石的折射率为1.629～1.637 。托帕石的折射率一般与F-的含量成反比，其色散值较低，为0.014 。
6)无特征吸收光谱 。
7)发光性:托帕石在长波紫外灯下一般呈现无至中等的橙黄色、黄色或绿色荧光;在短波下一般为无至弱的橙黄色、黄色或绿白色荧光 。
4.力学性质
托帕石具有一组平行{001}的完全解理，常常平行于底轴面裂开，韧性差 。断口贝壳状，解理面发育处兼有阶梯状断口 。
托帕石的密度一般为3.53(±0.04)g/cm3，与钻石的密度十分接近，随着晶体中OH代替F的含量增加，其密度会减小 。摩氏硬度为8 。
5.其他性质
托帕石耐酸蚀力虽低于绿柱石，但仍可用HF清洗，即与任何酸在短期内无反应;长期浸泡，可部分溶于硫酸 。热稳定性较低，至400℃已有变化反应 。
6.放大检查
托帕石中常可见两相、三相包裹体(2-1-73a、b)、两种或两种以上不混溶的液体包裹体及各种矿物包裹体、负晶等 。有时可见气液包裹体平行柱面排列成行，平行c轴延伸 。矿物包裹体有电气石(图2-1-73c)、钠长石(图2-1-73d)、锰铝榴石(图2-1-73e)、云母、针铁矿、磷灰石、独居石、萤石、石英、赤铁矿(图2-1-73f)等等 。
图2-1-72 托帕石的晶形
图2-1-73 托帕石中的包裹体
托帕石中常见解理纹，并可见平行斜方柱的折角状生长线;极少见有明显的色带 。
二、托帕石的主要品种
托帕石根据颜色可划分为如下品种:
1)红色托帕石:红橙色、粉红至红色系列的托帕石 。目前市场上出售的粉红至红色托帕石，大部分是黄色、橙色或褐色托帕石经加热改色而成，颜色很稳定 。
2)黄色托帕石:多指黄色、金黄色、黄棕色的托帕石 。棕色至黄棕色托帕石因为外观颜色很像西班牙产的一种呈浅黄或深褐色的葡萄酒，因此，也有人用“酒黄色”来形容其颜色 。
3)蓝色托帕石:浅蓝色、蓝色托帕石 。目前市场上的许多蓝色托帕石是由无色或浅蓝色的托帕石经放射性辐照，然后热处理得到的 。
4)无色托帕石:无色透明的托帕石 。一般可直接琢磨成刻面宝石或用作改色托帕石的原料 。
三、托帕石与相似宝石的区别
与托帕石相似的宝石矿物有赛黄晶、红柱石、磷灰石、海蓝宝石、碧玺等(表2-1-24) 。
表2-1-24 托帕石与相似宝石的鉴别
续表
1.赛黄晶(Danburite)
1)化学成分:CaB2(SiO4)2 。
2)结晶学特征:斜方晶系，常呈短柱状，外观与黄玉相似，也可呈块状或粒状集合体 。
3)光学性质:常见黄色、无色、褐色，偶见粉红色;玻璃光泽至油脂光泽 。非均质体，二轴晶，正或负光性，多色性很弱;折射率为1.630～1.636(±0.003)，双折射率为0.006;在紫外灯长波下，可见无至强的浅蓝至蓝绿色荧光，短波下的荧光弱;某些赛黄晶可见580nm双吸收线 。
4)力学性质:可见一组极不完全解理，摩氏硬度为7，密度为3.00(±0.03)g/cm3 。
5)放大检查:可见气液包裹体和各种固态包裹体 。
2.海蓝宝石
海蓝宝石与浅蓝色托帕石在外观上很相似 。两者的主要区别是:
1)外观上，海蓝宝石颜色较浅淡，光泽弱;而蓝色托帕石一般颜色较海蓝宝石深，光泽强，为亮玻璃光泽 。
2)海蓝宝石的折射率(1.577～1.583)和密度(2.72g/cm3)均比托帕石小 。
3)海蓝宝石为一轴晶负光性，而托帕石为二轴晶正光性，可借助干涉图来鉴别 。
4)海蓝宝石无紫外荧光，而托帕石有时候可见黄色荧光，通过紫外荧光的差异可辅助鉴别海蓝宝石和托帕石，但有时候托帕石也可能无荧光，所以不能单纯地根据荧光特征来区别 。
3.各色碧玺
碧玺的颜色丰富，且折射率值与托帕石相近，可与各种颜色的托帕石混淆 。
1)外观上，两者的颜色有一定差别，粉红色和棕黄色托帕石的颜色比相应的碧玺颜色深，而蓝色和绿色调托帕石的颜色比相应的碧玺颜色浅 。
2)碧玺的多色性比托帕石明显 。
3)碧玺的密度(3.06g/cm3)比托帕石小，可用二碘甲烷(SG=3.32)重液将它们区分开，碧玺在二碘甲烷中漂浮，而托帕石则下沉 。
4)碧玺的双折射率一般为0.020，可见后刻面棱的双影，而托帕石的双折射率较小 。
5)碧玺内部常可见特征的扁平状气液包裹体、空管状包裹体 。
4.红柱石(Andalusite)
红柱石与托帕石折射率值相近，很容易混淆，要注意区别 。红柱石的主要性质如下:
1)化学成分:Al2SiO5，可含有V、Mn、Ti、Fe等元素 。
2)结晶学特征:斜方晶系，常见柱状晶体，横截面近于正方形 。
3)光学性质:玻璃光泽，颜色通常为黄绿色、黄褐色，可见绿色、褐色、粉色、紫色(少见) 。内有黑色十字者称为空晶石 。有些绿色红柱石可经热处理变成粉色，颜色稳定，不可检测 。红柱石为非均质体，二轴晶负光性，具有很强的三色性:褐黄绿，褐橙色和褐红色;折射率为1.634～1.643(±0.005)，双折射率为0.007～0.013;在紫外灯短波下可见无至中等的绿色至黄绿色荧光;绿色、淡红、褐红红柱石的吸收光谱特征是:在紫区可显436nm和较弱的445nm吸收线 。
4)力学性质:可见平行柱面的{110}方向中等解理，两个方向近90°相交 。摩氏硬度为7～7.5，密度为3.17(±0.04)g/cm3 。
5)放大检查:可见针状包裹体 。
5.磷灰石
蓝色托帕石与蓝色磷灰石外观上相似，折射率比较接近，两者的区别为:
1)磷灰石密度(3.18g/cm3)比托帕石小，可用二碘甲烷重液将两者分开 。
2)磷灰石为一轴晶负光性，托帕石为二轴晶正光性 。
3)磷灰石的双折射率较低，一般只有0.003，而托帕石的双折射率一般为0.008～0.010 。
4)磷灰石具有特征的580nm双线吸收光谱，而托帕石的吸收光谱不特征 。
5)磷灰石的硬度较低，常可见表面划痕 。
四、托帕石的优化处理
托帕石的优化处理方法主要有热处理、辐照处理、扩散处理和覆膜等4种 。
1.热处理(优化)
黄色、橙色和褐色的托帕石加热可转变成粉色或红色，颜色很稳定，一般不可测 。
2.辐照处理
无色托帕石辐照成深蓝或褐绿，再经热处理可产生蓝色;黄色、橙色、褐绿色可经辐照加深颜色或去除杂色，多数不可测 。但可根据如下特征进行区别:
1)放射性检测:如果蓝色托帕石有残余放射性则表明经过处理，但是若样品经过较长时间的存放，其放射性残留量可以降低到安全标准以下，无法依此进行鉴别 。
2)热致发光:另一种检测辐照处理蓝色托帕石的方法是热致发光 。据U.Heen和H.Bank(1990)研究，天然的蓝色托帕石热致发光的峰值有两个，温度分别为250℃和500℃，且前者的发光强度大于后者 。而辐照处理的蓝色托帕石，其热致发光的峰值却在400℃以后，并呈单峰的形式 。
3)阴极发光:天然蓝色托帕石的阴极发光强度大于辐照处理蓝色托帕石 。
3.扩散处理
无色托帕石经扩散处理可形成蓝色、蓝绿色或绿色 。
市场上常见Co2+离子扩散处理的托帕石，浸油中放大检查或散射光中观察，可见颜色仅局限于表层(厚度<5μm)，内部无色 。颜色在刻面棱线处或裂隙中集中，呈“蛛网状”，且表面不均匀地聚集有褐黄色斑点 。在滤色镜下呈红色，分光镜下可见特征的钴吸收光谱 。折射率测试时往往读数比较模糊 。激光拉曼光谱测试具有由Co2+-O弯曲振动衍生的731、627、504cm-1三个宽谱带及200cm-1的锐峰 。
【磷灰石是几轴晶，透明矿物的偏光显微镜系统鉴定】4.覆膜处理
托帕石的表面常进行覆膜处理以改善宝石的外观和颜色 。可见样品表面呈金属光泽，并伴有异常五颜六色的表面晕彩现象，放大检查可见局部膜层脱落 。
五、托帕石的质量评价
托帕石的评价可从颜色、净度、切工和重量等方面进行 。
1.颜色
托帕石以红色和粉红色、蓝色、葡萄酒黄色为佳 。其中，红色托帕石价值最高，质优者价格昂贵，由于其产出稀少，有些优质的红色托帕石的价格可能超过红宝石的价格 。其次是粉红色，再就是蓝色和黄色，无色托帕石价值最低 。
2.净度
托帕石中常含气液包裹体、各种固态包裹体和裂隙等，无瑕疵的托帕石不多见 。一般肉眼可见包裹体价格低 。优质的托帕石要求透明度好，无瑕疵、无裂纹 。
3.切工
优质的托帕石应具有明亮的玻璃光泽，若因加工不当而导致光泽暗淡，则会影响宝石的价格 。托帕石一般切割成刻面型，以祖母绿型和圆钻型为主，其冠部主面角和亭部主面角均为40° 。
4.重量
市场上托帕石成品的重量一般在2～20ct之间，少数可达50ct 。托帕石的重量越大，价格越高 。
世界珍品收藏有:
美国华盛顿斯密逊博物馆:黄色，7725ct;蓝色，3273ct;无色，2680ct;黄绿色，1469ct;橙色，93.6ct;深玫瑰红，34ct;巴西产 。淡蓝色，398ct，乌拉尔产 。白色，170.8ct，马达加斯加产 。淡蓝色，146.4ct;蓝色，24.4ct;蓝色，17ct，美国产 。无色，50.8ct，日本产 。
美国纽约自然历史博物馆:红色，71ct;淡蓝色，308ct;深蓝色，258ct;深蓝蛋形，1463ct;巴西产 。淡橙褐色，241ct，缅甸产 。
英国伦敦大英自然历史博物馆:结晶体，137lb，挪威产 。无色，1300ct，蓝色，614ct，巴西产 。
加拿大多伦多皇家安大略博物馆:蓝色，3000ct，巴西产;淡褐色，365ct，缅甸产 。
六、产状、产地及矿床实例
1.产状
(1)伟晶-热液型
大多数F型托帕石产于伟晶岩中，形成于气成热液期与热液期;OH型托帕石一般产在云英岩、脉岩中，也是气成热液期与热液期产物;岩浆岩裂隙、晶洞中产出以及热液脉中产出的托帕石主要是高温热液期产物 。
(2)变质型
主要是接触变质和热液蚀变形成的 。在富气液挥发分的岩浆组分浸渗于接触带的石灰岩或在变质的沉积岩、火山岩系等能“封存”气液的部位形成气液蚀变矿物组合时，在富铝部位会出现宝石级托帕石 。
托帕石是稳定性很高的宝石矿物，砂矿型托帕石也是很重要的成因类型 。与托帕石共生的矿物有石英、电气石、萤石、白云母、黑钨矿和锡石等 。
2.产地
世界上托帕石的主要产区有巴西、斯里兰卡、俄罗斯、美国、缅甸、澳大利亚、墨西哥、德国、法国、纳米比亚、津巴布韦、尼日利亚、马达加斯加等 。优质的托帕石主要来自巴西，以无色、橙色和橙褐色为主;美国主要产无色和蓝色的托帕石 。
我国的主要产地有内蒙古、新疆、湖南、江西、云南和广东等地 。内蒙古产无色、浅色托帕石;新疆产淡黄、金黄、橙黄色托帕石;甘肃产淡黄、酒黄色及无色托帕石;湖南有无色、略带天蓝色托帕石;广东产无色、米黄色、带蓝或带粉色的托帕石 。
3.矿床实例
巴西米纳斯吉拉斯Ouro preto托帕石矿床是世界上最大的产有色托帕石的矿床，储量丰富，质量较高，发现于1800年 。该区托帕石颜色多样，有黄色、桃红和暗橙色，常有裂隙，晶体直径1～24cm 。
Our Preto矿床位于巴西南东Rio de Janeiro以北500km 。该区广泛分布变沉积岩和火山岩(前寒武纪Minas系列)，年龄为2700Ma(相当于二叠纪)的花岗片麻岩侵入到这套岩石中，并使之产生蚀变 。托帕石与高岭土、石英、镜铁矿、方柱石和金红石一起，产在上前寒武Sabara建造的富绢云母或白云母层中，沿着东西向分布的右行断层带分布 。Sabara建造由变硬砂岩、流纹岩及变火山岩组成，托帕石赋生在变硬砂岩中的特殊层位中，变硬砂岩现在主要由铁染高岭土及少量石英和白云母组成，它比Sabara中绢云母流纹岩具更大的渗透性 。这套组合的走向是NNE，倾向SE 。张裂隙常发生在更致密较脆性的高岭土岩石中，绢云母流纹岩虽非常致密，但绢云母或白云母岩石趋于流动，张裂隙不易保存 。
我国内蒙古的托帕石产于白云母型和二云母型花岗伟晶岩中，与绿柱石、独居石等矿物共生 。江西的托帕石属气成高温热液成因，多富集于矿脉较细的支脉内，与石英、白云母、长石、黑钨矿、绿柱石等共生 。产于云英岩化花岗岩中的托帕石常与萤石共生，有时则聚集成脉 。

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