风棱石的颜色成因分析研究

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摘要：风棱石是大自然用风沙精雕细琢而成的观赏石上品，它造型精美奇特，光洁润泽，石质坚硬如玉，击之乐声贯耳，耐久易存，五彩纷呈，是石中的佼佼者。我国内蒙，宁夏，甘肃等广大沙漠地区都盛产风棱石。本文主要研究风凌石的颜色成因分析。

关键字：风棱石；硅质岩；致色元素；电子探针

风棱石很多人都没听过，他是自然界造化的产物，分布很广，在我国内蒙、宁夏、甘肃等沙漠地区均有产出。其石质坚硬如玉，击之乐声贯耳，耐久易存，五彩纷呈，是石中的佼佼者。

1 风棱石简介

风棱石是大自然用风沙精雕细琢而成的观赏石，它是由于风对其裸露出地面的原岩物质的吹蚀和磨蚀作用形成，是大自然的杰作。风蚀的作用把地面松散的物中的石块磨成具光滑面和明显棱角的砾石，大小不等，小者如绿豆、黄豆、蚕豆，大者直径可达10—20cm甚至更大，一般似鹅蛋、拳头大小。颜色五彩缤纷，有的乳白，有的粉红，有的淡黄，有的漆黑……质地可以是玛瑙、玉髓、蛋白石、碧玉、石英、水晶等矿物。[1]早在白垩纪时代，有夏威夷型基性火山岩喷发，岩浆横溢，广为分布，单层厚度仅几米厚多达十几层。当玄武岩风化以后，岩石裸露。被禁锢在其气孔中的玛瑙，碧玉，石英，水晶晶簇之类的硅质岩石离开母体，不断被狂风摔打，粗沙研磨，细沙抛光，最后成为大自然雕琢成的大量的天然艺术珍品。 [2]

2 风棱石矿物成分

风棱石的主要矿物成分为蛋白石、玉髓和石英。蛋白石（SiO2·nH2O）非晶质二氧化硅，相对密度为2.1，易溶于KOH，折光率为1.06-1.460，随含水量和热力条件而变化，易脱水重结晶而成隐晶状玉髓，仅见于中，新生代的硅质岩中。玉髓是一种隐-微晶状（<0.1mm）石英，是蛋白石-玉髓-适应系列的终端成员。硅岩的化学成分以SiO2为主，又是高达99%；常见的混入物有Al2O3，Fe2O3 ，CaO和MgO，在一些绿色碧玉岩中Fe2O3可达10%；富含水云母，蒙脱石，高岭土等粘土矿物的硅岩，其Al2O3最高可达8%。

3 风棱石的颜色成因

风棱石的主要成分为SiO2，其含量可达80%-90%。为了确定所选样本黄色、红色、黑色的成因，并验证笔者认为风棱石主要成分SiO2的观点，笔者对样本所磨制的三张薄片通过电子探针分析其所含微量元素，从而进一步分析其化学成分及颜色成因。所用仪器：电子探针仪器的型号为EPMA-1600EIectron Probe X-Ray，试验条件为加速电压15kv、电流7nA、束斑1um。

从表1中可以看出Si元素含量为46.33%，SiO2含量为99.11%，由此可以看出本样品的主要成分为， SiO2含量占99%以上。从其他各种元素及其氧化物的百分含量来看，Fe元素占0.06%，其氧化物占0.07%，有可能以磁铁矿等高价铁矿物引起黑色；而Ca不能致色排除；Ti的含量相对较高，但是不会引起黑色。从已有的文献资料看来，黑色部分可能还应含有Mn但是探针数据中却没有出现，分析其原因可能是由于黑色在标本上呈线状分布，在切片的过程中黑色部分出现较少，以至于探针没有打准，所以没有出现Mn。

同样，表2中的元素百分含量以Si为主；其它相对含量较高的是Fe与Ti，其元素和氧化物含量分别为0.16%，0.21%和0.21%，0.34%.这说明样本中的黄色是由Fe和Ti共同作用形成的，其中Fe可能是黄铁矿，褐铁矿等高价铁矿物。

在表3中除了Si外，占主要含量的是Fe，其含量多达0.75%和0.96%这充分说明红色是由Fe引起的，结合薄片可以分析出来，这些含铁矿物主要是赤铁矿。

4 结论

风棱石中的黑色、黄色和红色的颜色致色成因结论如下，黑色主要是以磁铁矿等高价铁矿物引起；黄色是由Fe和Ti共同作用形成的，其中Fe可能是黄铁矿，褐铁矿等高价铁矿物。红色是由Fe引起的，结合薄片可以分析出来，这些含铁矿物主要是赤铁矿。

参考文献

[1]路凤香 桑隆康编.岩石学，地质出版社：2002.4，141-142.

[2]张蓓莉.系统宝石学.北京：地质出版：2002，275-276.

[3]邓为先.观赏石简史：http：//.

[4]姜在兴主编.沉积学， 地质出版社：1986，178-179.

[5]赵澄林.沉积岩石学，石油工业出版社：1992，159-162.

作者简介

赵庆华（1983-），男，山东省东平县人，学历：本科，职称：助教，研究方向为材料科学。