The Genesis and LA-ICP-MS Zircon Ages of the Omixia Nephrite Deposit, Xinjiang, China
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摘要: 新疆奥米夏和田玉矿床分布在西昆仑造山带中段，产于花岗岩与镁质大理岩之间，该玉矿规模大，开采历史悠久，然而其矿床成因和成矿年代缺乏研究。本文采用岩相学、全岩分析手段对该玉矿的成因进行了研究，利用玉石中的锆石LA-ICP-MS定年方法限定了玉矿的成矿时代。岩相学观察结果表明玉石多期次形成的现象较为明显；全岩稀土配分模式表明玉石稀土元素总量丰度低（∑REE平均值7.228 μg/g），Eu负异常（δEu=0.58~0.73），LREE下降，HREE平坦；和田玉中锆石206Pb/238U年龄显示该玉矿的成矿上限年龄介于411.1±5.3 Ma~489.6±10.5 Ma之间。综合分析认为，该玉矿为接触交代成因的镁质矽卡岩型和田玉矿床，玉石形成过程中经历了透闪石化、细粒化、重结晶等复杂的成矿过程，其形成时代与西昆仑地区其他玉矿一致，整体上可能形成于加里东晚期至海西早期。本研究有助于认识新疆西昆仑地区和田玉的形成机理，也可为西昆仑地区的地质研究提供新的基础数据。要点
(1) 选取西昆仑造山带中段腹地的和田玉矿床进行了矿床成因和形成时代研究。
(2) 西昆仑奥米夏和田玉的形成具有多期次的特点。
(3) 利用玉石中的锆石年龄对矿床形成时代进行限定是一种有效的方法。
HIGHLIGHTS(1) Nephrite deposits in the middle West Kunlun Orogenic belt were chosen for genesis and age research.
(2) The formation of gem-grade nephrite jade had undergone multiple processes.
(3) Using zircon U-Pb ages from nephrite to constrain the age of deposits was an effective method.
Abstract:BACKGROUNDThe Omixia nephrite deposit is located in the middle West Kunlun Orogenic belt. The deposit is hosted in Mg-skarn between granite and magnesian marble. The deposit is large and has a long exploration and large scale, but the research on ore genesis and age remains lacking.OBJECTIVESTo understand the genesis and upper age of the Omixia nephrite deposit by collecting and analyzing typical samples.METHODSPetrological and bulk rock methods are used to investigate the ore genesis, whereas the age of the deposit is constrained by LA-ICP-MS U-Pb zircon dating of nephrite.RESULTSPetrographic observation shows that nephrite formed at multiple stages. The REE patterns of the nephrite indicate low REE concentration with the average ∑REE of 7.228 μg/g, and strong negative Eu anomalies (δEu=0.58-0.73) with declined LREE and flat HREE. Zircon in nephrite has 206Pb/238U ages ranging from 411.1±5.3 Ma to 489.6±10.5 Ma.CONCLUSIONSOmixia nephrite deposit is a typical contact metasomatic Mg-skarn nephrite deposit. The formation of gem-grade nephrite jade has undergone multiple processes, tremolite mineralization, diapolitization, fine granulation, and recrystallization. The formation age of this nephrite deposit is similar to other nephrite deposits in West Kunlun, and they are formed at the Late Caledonian and Early Hercynian. This study is helpful to understand the formation mechanism of nephrite in West Kunlun area of Xinjiang and provides new basic data for geological research in the West Kunlun.-
Keywords:
- Mg-skarn /
- nephrite /
- contact metasomatic metamorphism /
- zircon dating
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透闪石和阳起石是自然界分布广泛的造岩矿物，但由单矿物透闪石或由透闪石及数量不等阳起石组成的细粒岩石，在自然界极为少见[1-4]，因其结构致密而细腻，质地温润，具有很高的工艺性能和经济价值，在国内外地质学与宝石学文献中将其称为和田玉(透闪石质玉、软玉)[5-15]。和田玉因产出地质条件非常苛刻，所以产地与产量都十分有限，目前高品质的和田玉仅在我国新疆、青海和台湾[14-15]，俄罗斯西伯利亚地区[7]、韩国春川[8]、新西兰南岛[9]、波兰兹沃蒂斯托克[10]等少数国家或地区有产出。近些年，由于和田玉资源紧缺，其价格一路飙升，推动了全国各地寻找透闪石质玉资源的热潮，并先后在我国江苏小梅岭[16]、四川[17]、河南栾川[18]、贵州罗甸[19]、广西大化[20]、辽宁桓仁[21]发现了新的透闪石质玉产地。但就其品质与工艺性能而言，远不及新疆西昆仑所产的和田玉。对于新疆西昆仑所产和田玉的品质为何远远优于其他产地的透闪石质玉，前人未有系统性的研究。
和田玉的成因主要有两种，即镁质矽卡岩型和与蛇纹岩有关的成因[1-3, 8, 13]。国外学者对蛇纹岩成因有关的和田玉研究较多，我国学者近年来对西昆仑地区镁质矽卡岩型和田玉在成岩成矿过程以及成矿时代研究方面取得了一些认识：①对于矿物生成序列，新的研究成果显示中酸性岩浆岩与镁质大理岩接触交代反应，可直接生成透闪石，也可先行生成透辉石，再由透辉石生成透闪石；粗粒透闪石形成以后，经历了多个期次的细粒化过程，最终形成了结构致密、质地细腻的和田玉[3-4, 22]；②西昆仑地区和田玉的成矿时代，不同研究对象得出的成矿上限年限存在一定差异。Liu等(2016)[3]从三块喀拉喀什河和田玉子料得出389±4 Ma、397.1±3.5 Ma、440.7±4.4 Ma、377.8±6.2 Ma四组锆石谐和年龄；Liu等(2015)[2]对新疆阿拉玛斯和田玉矿的研究得到425.7±5.8 Ma、420.0±9.9 Ma谐和年龄；刘喜峰等(2017)[22]认为新疆皮山和田玉矿的成矿上限年龄是456±7 Ma。
新疆西昆仑造山带是中国特提斯构造带的重要组成部分[11]，分布着长达1300公里全球最大规模的镁质矽卡岩带[1-3, 12-13]，其中所产高品质的和田玉久负盛名，具有极高的经济价值。西昆仑地区大部分的和田玉产区自然条件非常恶劣，前人研究该区的和田玉矿床对象主要集中在交通条件较为便利、地质资料相对丰富的一些矿区，对于交通条件非常不便利的新疆西昆仑地区和田玉原生矿研究极少。本文以新疆西昆仑地区腹地的奥米夏和田玉矿为研究对象，利用岩相学、全岩分析和锆石LA-ICP-MS定年手段，对该玉矿的形成机理和形成时代进行了重点研究，探讨了该区玉石品质优良的原因。
1. 区域地质背景
新疆西昆仑奥米夏和田玉矿床分布在西昆仑造山带中段(图 1)，位于和田县玉龙喀什河上游，卡尔曾山脊4201高点之东侧，大地构造上属于特提斯构造域与古亚洲构造域的结合部[23]。该和田玉矿产于中元古界蓟县系塔昔大坂群下亚群与花岗闪长岩接触带的含石墨黄铁矿化大理岩中，玉矿品种齐全，既有白玉，也有青白玉及青玉。玉石规模大，剖面上矿物分带与结构变化均比较明显，是研究和田玉结构变化与成因及形成机理的极佳对象。
2. 实验部分
2.1 样品采集
从新疆奥米夏和田玉矿采集了从围岩到和田玉矿体整个过渡带的研究样品(图 2)：大理岩围岩、透闪石化大理岩、粗粒的透闪石岩、结构致密且成分单一的和田玉。这些样品分带现象明显，结构的变化很有特点，是比较理想的研究和田玉形成过程的对象。
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图 2 研究样品OMX2010-6-2是白云石大理岩，白云石颗粒很明显；OMX2010-8-3中含有少量的透闪石矿物，白云石颗粒没有OMX2010-6-2样品形态完整；OMX2010-1、OMX2010-2、OMX2010-3，这三块标本中的透闪石含量逐渐增多，方解石含量逐渐减少；OMX2010-5、OMX2010-7、OMX2010-8-2，这三块标本是玉石标本，其中OMX2010-7号标本位于矿体中间位置(结构致密)，OMX2010-5和OMX2010-8-2位于玉脉的边部(层理结构较为明显)。Figure 2. Investigated samples2.2 测试方法
全岩分析工作在国家地质实验测试中心完成。
主量元素分析：采用X射线荧光光谱法(XRF)分析。测试步骤如下：先将0. 7 g全岩粉末样品与5. 3 g四硼酸锂、0. 4 g氟化锂、0. 3 g硝酸铵在瓷坩埚中混合，混合之后的粉末转移到铂合金坩埚中，再把1 mL溴化锂溶液加入坩埚中，之后对样品进行干燥。在自动焰熔机内，样品慢慢熔化，最后在凉玻璃中进行XRF主量元素分析，分析误差在2%以下。
微量元素分析：采用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)分析。测试步骤如下：将50 mg全岩粉末样品溶解在1 mL纯净的氢氟酸和0.5 mL硝酸中，置于15 mL的Savillex聚四氟乙烯螺旋盖胶囊中，在190℃环境中放置一天进行干燥，与0.5 mL硝酸再次混匀，再一次干燥，确保完全混匀。之后将样品与5 mL硝酸混匀，密封在130℃的烤炉中3 h。冷却后将溶液转移到塑料瓶中，分析之前将样品稀释到50 mL，用ICP-OES法分析，分析精度为5%。
锆石的阴极发光图像：采用HITACHIS3000-N扫描电镜(SEM)获取。锆石U-Th-Pb同位素测试在中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿重点实验室完成，使用仪器为Resolution M50 Agilent 7500a生产的激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪(美国Agilent公司)，激光波长为193 nm，能量为80 mJ，重复频率是8 Hz，设置光斑为29 μm。激光剥蚀过程中采用氦气为载气，氩气为补偿气以调节灵敏度，二者在进入ICP之前通过一个Y形接头混合。每个时间分辨分析数据包括15 s的空白信号和45 s的样品信号。采用标准锆石Plešovice (206Pb/238U加权平均年龄为337.13±0.37 Ma)和Temora (206Pb/238U加权平均年龄为416.6±1.0 Ma)作为外标。数据处理与修正基于ISOPLOT/Ex软件[24]。
3. 结果与讨论
3.1 矿物组成及结构特征
通过野外地质调查及手标本观察，判断奥米夏和田玉矿属于接触交代成因的镁质矽卡岩型和田玉矿床，母岩为镁质大理岩(图 3a)，侵入岩为花岗岩，和田玉产于镁质大理岩与花岗岩之间的矽卡岩中。镁质大理岩与玉石之间存在着明显的过渡带，这些过渡带依据距离大理岩的远近，透闪石的含量在逐渐发生变化，离大理岩越近，透闪石含量越少，离大理岩越远，透闪石含量越高(图 3b)。
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图 3 研究样品的偏光显微照片a—白云石大理岩；b—透闪石化大理岩；c—多期次细粒透闪石相互叠加现象；d—纤维状透闪石定向排列；e—显示了至少三个期次透闪石交代的现象；f—高品质和田玉。Figure 3. Polarizing microphotographs of samples图 3c显示和田玉中的透闪石集合体有多个定位方向；图 3d显示纤维状或者叶片状的透闪石具有一定的定向性，颗粒边界不清晰；图 3e显示玉石样品中至少存在三个期次的透闪石，粗粒的透闪石(Tr-Ⅰ)逐渐被细粒的透闪石(Tr-Ⅱ、Tr-Ⅲ)交代[2-3, 22, 25]。这些现象主要与玉石形成的多期次性，以及与玉石形成之后的动力改造或者动力变质作用有关[22, 26-27]。
奥米夏和田玉主要呈块状构造，玉脉中间部位结构致密，主要矿物成分为透闪石，隐晶质结构(图 3f)；玉脉边缘部位玉石结构相对较为疏松，片理化较为发育(图 3d)。
该矿区的和田玉在形成之后，由于经受了比较强烈的地质构造运动，在一定的温压条件下，玉石内部的透闪石发生了形变，甚至发生了多期次变质重结晶的现象[4, 26-27]。在多重作用的影响下，一方面细粒透闪石交代粗粒透闪石，另一方面由于矿体受到了多个方向的应力以及受力不均匀，一些玉石中的透闪石在重结晶过程中进行了定向结晶，形成了片状结构，玉石片理化发育[2-3, 22, 28]。结构上的不均一以及片理化的发育，导致了玉石品质的降低。
3.2 地球化学特征
和田玉与透闪石化大理岩、白云石大理岩样品中的主量元素、微量元素和稀土元素分析数据见表 1。玉石样品的主量元素与前人研究数据一致[3, 15, 22, 25, 28-29]，SiO2含量没有太大变化，介于57.03%~59.06%，CaO含量介于11.56%~13%，MgO含量介于22.58%~25.79%；白云石大理岩中CaO含量介于30.03%~30.37%，MgO含量介于20.15%~20.23%。透闪石化大理岩中SiO2含量(55.98%~56.08%)低于玉石，CaO含量(19.02%~21.46%)介于白云石大理岩和玉石之间，MgO含量(19.07%~20.84%)同样介于白云石大理岩和玉石之间。这些数据说明了透闪石化大理岩是玉石和白云石大理岩中间的过渡岩石。
表 1 新疆奥米夏和田玉及大理岩主量元素及微量元素分析结果Table 1. Analysis of major elements and trace elements of nephrites and marbles from Xinjiang Omixia deposit主量元素 测定值(%) OMX2010-7-1
(和田玉)OMX2010-7-2
(和田玉)OMX2010-7-4
(和田玉)OMX2010-7-5
(和田玉)OMX2010-7-6
(和田玉)AMX2010-1
(透闪石化大理岩)AMX2010-8-2
(透闪石化大理岩)AMX2010-6-2
(白云石大理岩)AMX2010-8-3
(白云石大理岩)SiO2 59.06 57.03 57.99 58.03 58.42 55.98 56.08 0.23 0.32 Al2O3 0.41 1.37 0.81 0.71 0.94 0.45 1.32 < 0.1 < 0.1 CaO 13.00 11.56 12.35 12.29 12.73 19.02 21.46 30.03 30.37 TFe2O3 0.07 0.18 0.23 0.19 0.08 0.15 0.07 < 0.05 < 0.05 FeO 0.36 0.50 0.93 0.65 1.08 0.80 0.68 0.32 0.32 K2O 0.14 0.09 0.07 0.06 0.06 0.07 < 0.05 < 0.05 < 0.05 MgO 22.58 25.79 24.65 25.04 23.19 20.84 19.07 20.15 20.23 MnO 0.02 0.03 0.04 0.03 0.05 0.05 0.04 < 0.01 < 0.01 Na2O 0.10 0.07 0.08 0.06 0.08 0.11 0.17 < 0.05 < 0.05 P2O5 0.13 0.17 0.01 0.34 0.03 < 0.01 0.03 0.05 0.01 TiO2 0.01 0.02 0.02 0.01 0.02 0.01 0.01 0.01 0.01 CO2 1.31 0.90 0.99 0.84 0.95 1.35 1.17 45.37 45.22 H2O+ 1.66 1.88 0.72 0.94 0.84 0.46 0.30 0.88 1.46 LOI 3.96 3.62 2.82 3.06 2.98 1.70 1.27 45.53 45.24 微量元素 测定值(μg/g) OMX2010-7-1
(和田玉)OMX2010-7-2
(和田玉)OMX2010-7-4
(和田玉)OMX2010-7-5
(和田玉)OMX2010-7-6
(和田玉)AMX2010-1
(透闪石化大理岩)AMX2010-8-2
(透闪石化大理岩)AMX2010-6-2
(白云石大理岩)AMX2010-8-3
(白云石大理岩)La 0.95 1.49 1.03 2.05 1.04 1.18 1.21 0.64 1.28 Ce 1.91 2.78 1.88 3.93 2.06 1.98 1.89 1.06 2.34 Pr 0.21 0.34 0.24 0.51 0.27 0.22 0.20 0.12 0.29 Nd 0.87 1.54 1.16 2.34 1.31 0.87 0.82 0.52 1.25 Sm 0.16 0.32 0.28 0.45 0.33 0.17 0.15 0.10 0.24 Eu < 0.05 0.08 < 0.05 0.10 0.07 0.09 0.13 < 0.05 0.05 Gd 0.18 0.35 0.34 0.48 0.41 0.18 0.15 0.12 0.27 Tb < 0.05 0.06 0.06 0.07 0.07 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 Dy 0.21 0.34 0.38 0.42 0.50 0.22 0.16 0.13 0.26 Ho < 0.05 0.08 0.09 0.08 0.12 0.05 < 0.05 < 0.05 0.06 Er 0.14 0.21 0.27 0.25 0.34 0.15 0.11 0.10 0.17 Tm < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 Yb 0.10 0.15 0.26 0.23 0.25 0.12 0.09 0.08 0.13 Lu < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 Sc 1.19 1.69 1.90 1.47 1.72 1.14 1.29 0.49 0.64 Y 2.10 2.97 3.11 3.35 4.22 1.95 1.39 1.55 2.33 Li 0.81 1.90 1.28 1.02 1.40 7.19 11.6 0.60 0.95 Be 2.66 2.08 1.45 2.06 2.03 3.13 3.96 < 0.05 < 0.05 Cr 4.97 3.12 4.07 8.64 3.14 1.41 13.5 1.36 1.28 Mn 190 257 329 275 404 388 315 26.7 37.1 Co 2.42 1.64 2.20 1.61 1.74 4.73 2.99 0.38 0.44 Ni 2.07 11.7 5.50 6.09 4.76 1.87 8.70 1.90 2.40 Cu 7.50 8.90 3.98 3.98 2.40 1.76 4.65 0.91 4.08 Zn 21.1 47.4 99.5 44.4 63.4 60.5 49.1 3.02 5.34 Ga 0.42 1.79 0.67 1.21 1.01 0.52 1.04 < 0.05 0.08 Rb 0.78 0.81 0.68 0.93 0.55 0.28 0.25 0.12 0.10 Sr 10.2 9.93 7.53 8.61 9.26 7.70 10.7 55.5 61.6 Mo 0.11 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 Cd < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 0.05 < 0.05 < 0.05 In < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 Cs 0.18 0.46 0.32 1.03 0.20 0.16 0.11 < 0.05 < 0.05 Ba 8.45 11.5 16.4 11.5 11.2 14.1 24.5 7.56 6.75 Tl < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 Pb 1.25 2.19 0.84 1.62 1.01 1.13 2.59 0.63 0.62 Bi < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 Th 0.11 0.28 0.20 0.31 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 U 0.77 2.94 0.56 4.66 0.22 0.10 0.15 0.34 < 0.05 Nb 0.32 1.12 0.39 0.47 0.30 0.38 0.48 0.59 0.29 Ta 0.22 0.28 0.22 0.17 0.14 0.17 0.18 0.50 0.16 Zr 1.57 2.85 8.96 4.29 2.09 0.64 1.07 0.52 0.28 Hf < 0.05 0.09 0.26 0.12 0.07 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 Sn 0.32 0.20 0.61 0.21 0.23 0.18 0.26 0.21 0.13 Sb 0.33 0.60 0.36 1.00 0.33 0.19 0.26 < 0.05 < 0.05 Ti 31.9 144 106 51.2 108 38.2 46.2 11.5 38.1 W 0.16 0.47 0.19 0.68 0.21 0.10 0.10 0.17 0.07 As 0.29 0.50 0.22 1.19 0.27 0.20 0.23 0.26 0.22 V 3.39 37.0 33.7 35.9 36.2 21.4 24.0 5.95 8.35 ΣLREE 4.1 6.55 4.59 9.38 5.08 4.51 4.4 2.44 5.45 ΣHREE 0.63 1.19 1.4 1.53 1.69 0.72 0.51 0.43 0.89 ΣREE 4.73 7.74 5.99 10.91 6.77 5.23 4.91 2.87 6.34 利用Sun等(1989)[30]球粒陨石值对样品的稀土元素含量值进行了数据标准化。所有的和田玉样品(OMX2010-7-1、OMX2010-7-2、OMX2010-7-4、OMX2010-7-5、OMX2010-7-6)表现出Eu的负异常(δEu=0.58~0.73)，LREE(La~Eu)下降，HREE(Gd~Lu)平坦(图 4), 稀土元素总量丰度低，∑REE范围为4.73~10.91 μg/g，平均值为7.228 μg/g, 相比较而言，LREE含量高于HREE含量。
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3.3 锆石U-Pb定年结果
从OMX2010-7号玉石样品中挑选的锆石呈自形或者半自形，大小介于30 μm×60 μm~60 μm×100 μm之间，大部分锆石颗粒呈现明显的震荡环带(图 5)。根据以往研究以及本次挑选锆石样品的特征，推断玉石中的锆石主要来自形成和田玉的岩浆岩，这些锆石的年龄代表了形成和田玉矿的年龄上限[2-3, 14, 22]。
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图 5 新疆奥米夏和田玉中锆石的阴极发光图像Figure 5. Cathodoluminescence images of zircon grains in the nephrites from Omixia nephrite deposit, Xinjiang, China对符合测试条件的11颗锆石进行了年龄分析，锆石206Pb/238U年龄分别为428.5±4.6 Ma、411.1±5.3 Ma、427.1±4.9 Ma、414.1±3.7 Ma、525.9±8.2 Ma、510±6.7 Ma、450.6±4.7 Ma、324.3±3.6 Ma、436.2±3.9 Ma、421±5.1 Ma、489.6±10.5 Ma。这些锆石的年龄跨度比较大，可以分为三个年龄谱：324.3±3.6 Ma、411.1±5.3 Ma~489.6±10.5 Ma、510±6.7 Ma~525.9±8.2 Ma。
4. 矿床成因及形成时代讨论
4.1 矿床成因
和田玉主要有接触交代变质和接触变质两种成因模式，与镁质大理岩相关的和田玉矿床成因主要是接触交代变质[13, 22]。奥米夏和田玉产于岩浆岩与镁质大理岩的外接触带，玉石到大理岩之间过渡明显，距离大理岩越近，透闪石含量越少，SiO2含量越低，但CaO和MgO含量逐渐增高，反之亦然；玉石样品全岩化学成分中TFe2O3含量为0.07%~0.23%，FeO含量为0.36%~1.08%，Ni含量为2.07~11.7 μg/g，Cr含量为3.12~8.64 μg/g。一般而言，接触变质成因的和田玉矿床(与蛇纹岩有关的和田玉矿床)的Fe、Ni、Cr含量较高[9, 31]，根据野外观察结果及低含量的Fe、Ni、Cr，可判断奥米夏和田玉矿为镁质矽卡岩型和田玉矿床[2-3, 22]。
和田玉样品全岩分析稀土配分曲线结果(图 4)显示，Eu负异常(δEu=0.58~0.73)，LREE下降，HREE平坦。这些数据与透闪石化大理岩(δEu=1.57~2.65，LREE下降，HREE平坦)、白云石大理岩(δEu=0.6，LREE下降，HREE平坦)的数据基本一致，这种稀土配分模式与大部分火成岩的特征类似，也与新疆西昆仑地区其他矿区和田玉的稀土配分模式、稀土元素含量特征类似[22]。由于形成条件及矿床成因的差异，奥米夏和田玉与河南栾川软玉中的稀土元素存在较大差异[18]。
Dorling等(1985)[26]研究美国怀俄明州透闪石岩(玉)发现，透闪石岩(玉)的形成不仅与接触交代作用有关，其中的透闪石具有亚颗粒化以及重结晶的结构特征，显示其还经历了动力变质作用。Yu等(2016)[4]对东昆仑格尔木的和田玉进行研究时，也发现和田玉中有韧性变形及重结晶的痕迹。Liu等(2011, 2015, 2016)[2-3, 25]等在西昆仑地区和田玉的研究过程中，发现了多期次的透闪石相互重叠和交代的现象。本次研究结合前人成果[1-4, 26-27]，分析认为奥米夏和田玉矿在成矿过程中，先期形成了透闪石岩，在成岩之后，伴随着地质构造运动提供的能量以及压力，透闪石岩经历了多个期次的透闪石相互交代的过程，不同期次的细粒透闪石不断交代粗粒透闪石，最终形成了质地致密的和田玉。
本研究说明了奥米夏和田玉并非完全是由单一的接触交代变质作用形成的，很可能在接触交代变质作用形成矽卡岩后，又叠加了动力变质作用和交代变质作用。因此，推测达到玉石品级的透闪石玉(和田玉)是多期与多种变质作用共同作用的结果。
4.2 形成时代
由于镁质矽卡岩中缺少云母等定年矿物，和田玉的定年一直是难以解决的问题[18, 22, 27]。通过多年尝试，从和田玉中挑选锆石，并利用这些锆石的年龄约束和田玉的成岩成矿上限时代，这种研究方法已被很多学者认可和使用[2-3, 14, 22]。也有研究人员利用能够在岩浆岩中形成，但不能在矽卡岩条件下形成的榍石年龄，对矽卡岩(含和田玉)的成矿年龄进行约束[18]。
本次研究的奥米夏和田玉中锆石206Pb/238U年龄，可以分为三个年龄谱，即324.3±3.6 Ma、411.1±5.3 Ma~489.6±10.5 Ma、510±6.7 Ma~525.9±8.2 Ma。比较年轻的锆石(324.3±3.6 Ma)，可能在和田玉形成的过程中发生了重结晶，导致其年龄比岩浆岩中的锆石年轻；年龄比较老的锆石(510±6.7 Ma~525.9±8.2 Ma)可能是岩浆在上移过程中夹带了围岩中的锆石[22]。Liu等(2015，2016)[2-3]和刘喜锋等(2017)[22]经过大量的研究工作，得到了西昆仑地区和田玉可能的成矿上限年龄分别为377.8±6.2 Ma、389±4 Ma、397.1±3.5 Ma、420.0±9.9 Ma、425.7±5.8 Ma、440.7±4.4 Ma、456±7 Ma等，前人这些研究成果与本次测试的411.1±5.3 Ma~489.6±10.5 Ma年龄谱数据比较一致，所以本研究认为奥米夏和田玉矿床的成矿上限年龄可能介于411.1±5.3 Ma~489.6±10.5 Ma之间。这些年龄数据，也可以说明西昆仑地区的和田玉整体上可能形成于同一时期，即加里东晚期至海西早期。
张勇等(2017)[32]研究了青海纳赤台和田玉形成时代，发现该矿床和田玉中锆石年龄不连续地集中分布在多个区间，且年龄跨度较大，证实了和田玉的形成具有多期次多阶段的特点。指示奥米夏和田玉成矿上限年龄411.1±5.3 Ma~489.6±10.5 Ma的锆石年龄，虽然最老与最新的锆石跨度相对较大，但测试所得的两两锆石年龄之间的差异并不是很大，说明锆石或携带锆石的岩浆虽是多期次的，但各期次之间的时间差异不大。另外锆石的年龄，可能受到了后期变质作用的影响[33]。
5. 结论
采用岩相学、全岩分析手段对奥米夏和田玉矿的成因进行了研究，利用从玉石中挑选出的锆石进行LA-ICP-MS定年测试分析，限定了该玉矿的成矿时代。综合分析认为，奥米夏和田玉矿为接触交代成因的镁质矽卡岩型和田玉矿床，玉石在形成过程中经历了透闪石化、细粒化、重结晶等复杂的成矿过程；该和田玉矿床的成矿上限年龄介于411.1±5.3 Ma~489.6±10.5 Ma之间，其形成时代与西昆仑地区其他玉矿一致。
本研究有助于认识新疆西昆仑地区和田玉的形成机理，研究成果对西昆仑地区的地质研究可提供新的基础数据，也为其他与和田玉类似的单矿物岩石的成矿时代研究提供了参考方法。
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图 2 研究样品
OMX2010-6-2是白云石大理岩，白云石颗粒很明显；OMX2010-8-3中含有少量的透闪石矿物，白云石颗粒没有OMX2010-6-2样品形态完整；OMX2010-1、OMX2010-2、OMX2010-3，这三块标本中的透闪石含量逐渐增多，方解石含量逐渐减少；OMX2010-5、OMX2010-7、OMX2010-8-2，这三块标本是玉石标本，其中OMX2010-7号标本位于矿体中间位置(结构致密)，OMX2010-5和OMX2010-8-2位于玉脉的边部(层理结构较为明显)。
Figure 2. Investigated samples
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图 3 研究样品的偏光显微照片
a—白云石大理岩；b—透闪石化大理岩；c—多期次细粒透闪石相互叠加现象；d—纤维状透闪石定向排列；e—显示了至少三个期次透闪石交代的现象；f—高品质和田玉。
Figure 3. Polarizing microphotographs of samples
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图 5 新疆奥米夏和田玉中锆石的阴极发光图像
Figure 5. Cathodoluminescence images of zircon grains in the nephrites from Omixia nephrite deposit, Xinjiang, China
表 1 新疆奥米夏和田玉及大理岩主量元素及微量元素分析结果
Table 1 Analysis of major elements and trace elements of nephrites and marbles from Xinjiang Omixia deposit
主量元素 测定值(%) OMX2010-7-1
(和田玉)OMX2010-7-2
(和田玉)OMX2010-7-4
(和田玉)OMX2010-7-5
(和田玉)OMX2010-7-6
(和田玉)AMX2010-1
(透闪石化大理岩)AMX2010-8-2
(透闪石化大理岩)AMX2010-6-2
(白云石大理岩)AMX2010-8-3
(白云石大理岩)SiO2 59.06 57.03 57.99 58.03 58.42 55.98 56.08 0.23 0.32 Al2O3 0.41 1.37 0.81 0.71 0.94 0.45 1.32 < 0.1 < 0.1 CaO 13.00 11.56 12.35 12.29 12.73 19.02 21.46 30.03 30.37 TFe2O3 0.07 0.18 0.23 0.19 0.08 0.15 0.07 < 0.05 < 0.05 FeO 0.36 0.50 0.93 0.65 1.08 0.80 0.68 0.32 0.32 K2O 0.14 0.09 0.07 0.06 0.06 0.07 < 0.05 < 0.05 < 0.05 MgO 22.58 25.79 24.65 25.04 23.19 20.84 19.07 20.15 20.23 MnO 0.02 0.03 0.04 0.03 0.05 0.05 0.04 < 0.01 < 0.01 Na2O 0.10 0.07 0.08 0.06 0.08 0.11 0.17 < 0.05 < 0.05 P2O5 0.13 0.17 0.01 0.34 0.03 < 0.01 0.03 0.05 0.01 TiO2 0.01 0.02 0.02 0.01 0.02 0.01 0.01 0.01 0.01 CO2 1.31 0.90 0.99 0.84 0.95 1.35 1.17 45.37 45.22 H2O+ 1.66 1.88 0.72 0.94 0.84 0.46 0.30 0.88 1.46 LOI 3.96 3.62 2.82 3.06 2.98 1.70 1.27 45.53 45.24 微量元素 测定值(μg/g) OMX2010-7-1
(和田玉)OMX2010-7-2
(和田玉)OMX2010-7-4
(和田玉)OMX2010-7-5
(和田玉)OMX2010-7-6
(和田玉)AMX2010-1
(透闪石化大理岩)AMX2010-8-2
(透闪石化大理岩)AMX2010-6-2
(白云石大理岩)AMX2010-8-3
(白云石大理岩)La 0.95 1.49 1.03 2.05 1.04 1.18 1.21 0.64 1.28 Ce 1.91 2.78 1.88 3.93 2.06 1.98 1.89 1.06 2.34 Pr 0.21 0.34 0.24 0.51 0.27 0.22 0.20 0.12 0.29 Nd 0.87 1.54 1.16 2.34 1.31 0.87 0.82 0.52 1.25 Sm 0.16 0.32 0.28 0.45 0.33 0.17 0.15 0.10 0.24 Eu < 0.05 0.08 < 0.05 0.10 0.07 0.09 0.13 < 0.05 0.05 Gd 0.18 0.35 0.34 0.48 0.41 0.18 0.15 0.12 0.27 Tb < 0.05 0.06 0.06 0.07 0.07 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 Dy 0.21 0.34 0.38 0.42 0.50 0.22 0.16 0.13 0.26 Ho < 0.05 0.08 0.09 0.08 0.12 0.05 < 0.05 < 0.05 0.06 Er 0.14 0.21 0.27 0.25 0.34 0.15 0.11 0.10 0.17 Tm < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 Yb 0.10 0.15 0.26 0.23 0.25 0.12 0.09 0.08 0.13 Lu < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 Sc 1.19 1.69 1.90 1.47 1.72 1.14 1.29 0.49 0.64 Y 2.10 2.97 3.11 3.35 4.22 1.95 1.39 1.55 2.33 Li 0.81 1.90 1.28 1.02 1.40 7.19 11.6 0.60 0.95 Be 2.66 2.08 1.45 2.06 2.03 3.13 3.96 < 0.05 < 0.05 Cr 4.97 3.12 4.07 8.64 3.14 1.41 13.5 1.36 1.28 Mn 190 257 329 275 404 388 315 26.7 37.1 Co 2.42 1.64 2.20 1.61 1.74 4.73 2.99 0.38 0.44 Ni 2.07 11.7 5.50 6.09 4.76 1.87 8.70 1.90 2.40 Cu 7.50 8.90 3.98 3.98 2.40 1.76 4.65 0.91 4.08 Zn 21.1 47.4 99.5 44.4 63.4 60.5 49.1 3.02 5.34 Ga 0.42 1.79 0.67 1.21 1.01 0.52 1.04 < 0.05 0.08 Rb 0.78 0.81 0.68 0.93 0.55 0.28 0.25 0.12 0.10 Sr 10.2 9.93 7.53 8.61 9.26 7.70 10.7 55.5 61.6 Mo 0.11 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 Cd < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 0.05 < 0.05 < 0.05 In < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 Cs 0.18 0.46 0.32 1.03 0.20 0.16 0.11 < 0.05 < 0.05 Ba 8.45 11.5 16.4 11.5 11.2 14.1 24.5 7.56 6.75 Tl < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 Pb 1.25 2.19 0.84 1.62 1.01 1.13 2.59 0.63 0.62 Bi < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 Th 0.11 0.28 0.20 0.31 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 U 0.77 2.94 0.56 4.66 0.22 0.10 0.15 0.34 < 0.05 Nb 0.32 1.12 0.39 0.47 0.30 0.38 0.48 0.59 0.29 Ta 0.22 0.28 0.22 0.17 0.14 0.17 0.18 0.50 0.16 Zr 1.57 2.85 8.96 4.29 2.09 0.64 1.07 0.52 0.28 Hf < 0.05 0.09 0.26 0.12 0.07 < 0.05 < 0.05 < 0.05 < 0.05 Sn 0.32 0.20 0.61 0.21 0.23 0.18 0.26 0.21 0.13 Sb 0.33 0.60 0.36 1.00 0.33 0.19 0.26 < 0.05 < 0.05 Ti 31.9 144 106 51.2 108 38.2 46.2 11.5 38.1 W 0.16 0.47 0.19 0.68 0.21 0.10 0.10 0.17 0.07 As 0.29 0.50 0.22 1.19 0.27 0.20 0.23 0.26 0.22 V 3.39 37.0 33.7 35.9 36.2 21.4 24.0 5.95 8.35 ΣLREE 4.1 6.55 4.59 9.38 5.08 4.51 4.4 2.44 5.45 ΣHREE 0.63 1.19 1.4 1.53 1.69 0.72 0.51 0.43 0.89 ΣREE 4.73 7.74 5.99 10.91 6.77 5.23 4.91 2.87 6.34 
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