Geochemical Characteristics and Genetic Types of Gobi Nephrite in Ruoqiang—Qiemo, Xinjiang
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摘要: 新疆和田透闪石集合体（软玉）矿带长约1300km，是世界上最大的软玉矿带。除传统上认识的山料和籽料外，在新疆若羌—且末地区也分布着大量的戈壁料软玉。以往对戈壁料软玉的研究主要集中在肉眼鉴定以及与人工仿制品的区别，对其来源、年龄以及成因类型等研究尚未开展。本研究采用电子探针、电感耦合等离子体质谱、氢氧稳定同位素质谱以及SHRIMP U-Pb测年等技术对若羌戈壁料的化学成分、矿物组成及年龄进行研究，在此基础上明确其成因类型。测试结果表明，若羌戈壁料主要由纤维状透闪石和阳起石（>95%）组成，并含少量（< 5%）磷灰石、透辉石、绿帘石、铬铁矿等矿物。戈壁料颜色主要有深绿色、绿色、黄绿色、白色，除白色以外的颜色与其中的FeO含量（0.48%~2.92%）有关。样品全岩的化学成分与透闪石晶体化学组成类似，全岩稀土配分模式显示Eu负异常（δEu=0.09~0.66），LREE富集，HREE平坦，稀土总量（6.93~115.93μg/g）、Cr（68.8~119μg/g）、Ni（16.4~38.8μg/g）较低。戈壁料成矿流体中氢同位素δD为-24.94‰~-56.83‰，平均值为-40.14‰，显示其主要由岩浆水、大气降水组成。从戈壁料样品中分离出的锆石SHRIMP U-Pb年龄有四组（40~60Ma、480Ma、785Ma和1450~2460Ma），这些年龄可以约束戈壁料的形成时代。戈壁料软玉的地球化学和成矿流体组成与已报道的典型的镁质矽卡岩矿床中的软玉组成类似，其中400Ma左右的成矿年龄与报道的大部分和田区域的成矿年龄一致，多组成矿年龄也显示了软玉多期次成矿的特点。
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关键词:
- 戈壁料 /
- 镁质矽卡岩矿床 /
- 成矿流体 /
- 锆石SHRIMP U-Pb年龄
要点(1) 戈壁料成矿流体中氢同位素主要由岩浆水、大气降水组成。
(2) 戈壁料稀土配分模式为Eu负异常，LREE富集，HREE平坦，稀土总量较低。
(3) 戈壁料中锆石400Ma的U-Pb年龄与和田区域的大部分成矿年龄一致。
(4) 戈壁料的地球化学特征和成矿流体组成显示了镁质矽卡岩矿床的特点。
HIGHLIGHTS(1) Hydrogen isotope of ore-forming fluids in Gobi nephrite samples was composed mainly of magmatic and meteoric water.
(2) Gobi nephrite displayed REE patterns with negative Eu anomalies, LREE enrichment, flat HREE and low REE concentration.
(3) 400Ma U-Pb age of zircons in Gobi nephrite was dominant in the Hetian region.
(4) Geochemical characteristics and ore-forming fluids of Gobi nephrite suggested an affinity with Mg-skarn deposits.
Abstract:BACKGROUNDThe Hetian nephrite belt is the longest nephrite belt in the world at 1300km. In addition to the traditional primary and placer nephrite, there is widespread Gobi nephrite in the Gobi desert of the Quoqiang district in Xinjiang.OBJECTIVESTo identify the origin, genesis, ages and types of Gobi nephrite.METHODSElectronic Microprobe, X-ray Fluorescence, Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry and sensitive high-resolution Ion Microprobe were used to examine the mineral assemblages, chemical composition and ages of Gobi nephrite. Based on these analyses, the genesis of Gobi nephrite was constrained.RESULTSGobi nephrite was predominantly composed of tremolite (>95%) with minor apatite, diopside, epidote and chromite (< 5%). The color of Gobi nephrite was mainly dark green, green, yellow-green and white. The samples, with the exception of white, were related to the FeO content (0.48%-2.92%). The whole rock analysis suggested that both Gobi nephrite and tremolite had a similar chemical composition. All samples displayed LREE enrichment, flat HREE and negative Eu anomaly (δEu=0.09-0.66). Totally, all these samples had low content of REE (6.93-115.93μg/g), Cr (68.8-119μg/g), and Ni (16.4-38.8μg/g). δD (-24.94‰--56.83‰) of ore-forming fluids indicated that it was composed of magmatic water and meteoric water. SHRIMP U-Pb dating of zircons showed that there were four groups of ages:40-60Ma, 480Ma, 785Ma and 1450-2460Ma. These ages could be used to constrain the formation ages of Gobi nephrite.CONCLUSIONSThe geochemistry and ore-forming fluid composition of the Gobi nephrite is similar to the composition of nephrite in the typical Mg-skarn deposit previously reported. The ore-forming age of 400Ma is consistent with the mineralization age of most of the reported ages in the Hetian areas. The multiple age groups also indicate multi-stage mineralization of nephrite.
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Keywords:
- Gobi nephrite /
- Mg-skarn deposit /
- ore-forming fluids /
- zircon SHRIMP U-Pb dating
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软玉在我国国家《珠宝玉石鉴定》标准中的定义是指“主要由透闪石、阳起石组成的矿物集合体”，其主要产出国包括：中国、加拿大、俄罗斯、韩国、澳大利亚、新西兰、巴基斯坦、波兰[1-5]。中国软玉的矿床主要分布在新疆和田地区的于田县、且末、若羌、白玉河和墨玉河、青海格尔木、辽宁岫岩、江苏溧阳、四川石棉和河南栾川等地[6-10]，其中新疆和田的西昆仑镁质大理岩型透闪石质软玉矿带是世界上最大的软玉矿带。软玉根据成因产状，可分为大理岩型和蛇纹石型两种[5, 11]；按其产出环境分为四种：山料、山流水、籽料和戈壁料[12]。戈壁料多产在新疆且末和若羌两地的戈壁滩上，是指从原生矿床自然剥离，经过风化搬运至戈壁滩上的软玉，一般距原生矿较远，经长时间风蚀，形状各异，表面有大小、形状不等的风化坑并有时伴有氧化面。表面具有风蚀的痕迹，质地结构细腻，具有油脂光泽，颜色品种包括白玉、黄玉、黄口、黑青、青玉、墨玉、碧玉等，硬度高于籽料。以往国内外针对软玉的研究集中在山料和籽料上，对若羌—且末一带的戈壁料软玉的研究侧重于宝石学鉴定特征以及与人工高仿戈壁料的肉眼区别等方面，强调通过肉眼观察其形状、表面风化坑、氧化面等特征与仿制品进行区分[13]，而缺少对其成因、年龄、矿床类型等相关研究。
本文在收集若羌—且末戈壁料典型样品的基础上，采用电子探针(EPMA)、背散射电子图像(BSE)、X射线荧光光谱(XRF)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、氢氧稳定同位素质谱(IRMS)、SHRIMP等测试方法开展相关研究，从而得出戈壁料软玉的化学成分、矿物组成、成矿流体组成及年龄，并进一步明确其成因类型。
1. 实验部分
1.1 样品来源及基本特征
戈壁料软玉的产地，西起喀什地区的塔什库尔干塔吉克自治县，中经和田地区，东到巴音郭楞蒙古自治州的若羌县米兰地区。主要产地在若羌、且末、策勒、叶城、泽普一带，以若羌黄玉戈壁料最为名贵。
本文采用的样品均来自新疆若羌和且末地区，编号分别为RQGB-01~RQGB-28。样品整体外观呈现白色、黄色、绿色、黄绿色、深绿色、棕褐色等色调，颜色整体分布相对均匀。块状构造，片理化不发育，结构致密。表面具有明显的风蚀痕迹，出现大小、形状不一的凹坑，油脂光泽。本文分别对白色至深绿色典型样品RQBG-12、RQBG-13、RQBG-15、RQBG-18、RQBG-19进行电子探针测试，对所有颜色的典型样品RQGB-11~20以及RQGB-27进行全岩主量元素和微量元素分析，对深绿色样品RQGB-3、RQGB-6、RQGB-7、RQGB-8、RQGB-9、RQGB-10进行氢氧稳定同位素质谱分析，从深绿色样品RQGB-1、RQGB-8、RQGB-9中挑选锆石进行SHRIMP U-Pb年龄分析。
1.2 测试仪器及测试条件
(1) 主量元素组成分析：进一步明确戈壁料软玉中主要矿物和副矿物的元素组成及其含量。在中国地质科学院矿产资源研究所采用JXA-8230电子探针进行测试。背散射电子图像(BSE)和矿物组成分析在中国科学院地质与地球物理研究所进行。测试条件：电压15kV，电流20mA，波长5μm。天然矿物和人造矿物被用作标准矿物。脉石矿物是通过生产厂家提供的ZAF修正程序进行修正。
(2) 全岩微量元素分析：实验是在国家地质实验测试中心完成。分析步骤如下：50mg的全岩粉末溶解在1mL纯净的氢氟酸和0.5mL硝酸中，并在15mL的Savillex聚四氟乙烯螺旋盖胶囊和190℃环境中放置一天，干燥，与0.5mL硝酸混合均匀，再次干燥，确保完全混匀。之后，样品与5mL硝酸混匀，密封在130℃的烤炉中3h。冷却下来后将溶液转移至塑料瓶中，在分析之前稀释至50mL。用ICP-MS对样品溶液中的微量元素进行测试，分析精度为5%。
(3) 氢同位素分析：明确戈壁料软玉中的氢同位素特征和成矿流体的来源。测试过程是在中国科学院地质与物理研究所岩石圈演化国家重点实验室进行。包裹体中的氢同位素通过在电热感应炉中对样品加热至1000℃释放出来。样品表面气体通过在120℃真空中加热3h去除。水通过加热至410℃的锌粉转换成氢[14]，采用MAT-252质谱仪对样品进行氢同位素测试。
(4) 锆石分离、阴极发光(CL)成像和U-Th-Pb同位素分析：测定内部锆石年龄，用以约束戈壁料的形成时代。实验均在中国地质科学院地质研究所北京离子探针中心完成。利用常规操作程序从原岩样品中提取锆石晶粒，提取步骤包括岩石破碎、筛分、水洗、烘干，然后通过磁、电和重液分离，最终双目显微镜下进行观察。锆石样品和标准样品TEMORA 1(206Pb/238U年龄为416.8±1.3Ma)和M257(U含量为840×10-6)同时被安装在一个环氧树脂盘上(直径2.5cm)[15-16]。锆石的阴极发光图像采用HITACHIS3000-N扫描电镜(SEM)获取。每测试3个样品，同时测试1次标样来确定检测仪器的稳定性。仪器条件和操作步骤与之前的研究类似[15, 17-18]。数据处理与修正是基于SQUID 1.0[19]和ISOPLOT/Ex软件[20]。
2. 结果与讨论
2.1 戈壁料软玉的岩相学特征
通过显微和背散射电子图像分析，戈壁料样品主要是由透闪石和少量的副矿物组成。透闪石呈毛毡状、长柱状定向排列(图 1a，b)，副矿物有磷灰石、榍石，还有一些残留的长石、铝镁榴石；同时出现了镁质矽卡岩过程中常有的绿帘石、透辉石、透闪石等矿物。磷灰石呈椭圆形，大小为3~500μm(图 1c，d，f，g); 榍石以不规则形态分散于透闪石之中，大小为1~80μm(图 1e); 绿帘石呈他形，长约800μm，宽约100~200μm(图 1g，h)。背散射图片显示出透闪石交代透辉石、绿帘石这些矿物。透闪石交代透辉石，说明透辉石比透闪石形成得早，之后，透辉石又被透闪石叠加，说明可能存在两期透闪石(图 1f)。大片磷闪石呈浑圆状赋存(图 1c，d)。他形绿帘石、磷灰石被透闪石交代(图 1g，h)。以上的岩相学研究显示多期次的透闪石交代镁质矽卡岩中形成的矿物，最终形成以透闪石为主的戈壁料软玉。戈壁料中的矿物组成、种类以及矿物之间的交代关系，与已报道的阿拉玛斯山料、白玉河和墨玉河籽料一致[8, 21-22]。
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图 1 戈壁料软玉的显微照片及背散射电子图像Figure 1. Photomicrographs and Backscattered Electron images of Gobi nephrite, Xinjiang2.2 戈壁料软玉的主要元素和微量元素特征
戈壁料软玉部分样品电子探针测试结果见表 1。主要化学成分SiO2(56.69%~58.61%)、MgO(21.46%~24.11%)、CaO(12.16%~13.41%)的含量平均值分别达到了57.83%、23.21%、12.84%，与透闪石的理论组成基本一致。按照国际矿物学协会对角闪石的命名规则，Mg/(Mg+Fe2+)＞0.9为透闪石，Mg/(Mg+Fe2+)＜0.9为阳起石，现将电子探针数据计算后进行投图，Si和Mg/(Mg+Fe2+)二元图解显示白色和浅绿色戈壁料软玉主要由透闪石矿物组成，墨绿色戈壁料软玉主要由阳起石矿物组成(图 2)。
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图 2 戈壁料软玉中的透闪石和阳起石分类Figure 2. Classification of tremolite and actinolite in Gobi nephrite, Xinjiang表 1 戈壁料软玉中主要矿物化学成分EPMA分析结果Table 1. EPMA data of main minerals in nephrites from Gobi nephrite, Xinjiang样品编号 含量(%) SiO2 TiO2 Al2O3 FeO Cr2O3 MnO MgO CaO Na2O K2O Total Mg/(Mg+Fe2+) 矿物名称 RQGB-12-Q3-1 37.92 0.11 4.28 0.26 0.01 0.03 17.22 10.24 1.36 0.15 71.56 0.99 透辉石 RQGB-12-Q3-2 44.53 0.04 0.66 0.22 0.00 0.00 17.69 13.67 0.33 0.03 77.16 0.99 透辉石 RGG13-01-1-1 58.61 0.00 0.54 0.86 0.00 0.12 24.11 12.54 0.08 0.03 96.89 0.97 透闪石 RGG13-01-1-2 58 0.01 0.53 0.70 0.00 0.07 23.71 12.16 0.07 0.05 95.3 0.97 透闪石 RGG13-01-2-1 58.45 0.00 0.55 0.76 0.03 0.12 23.91 12.3 0.08 0.03 96.2 0.97 透闪石 RGG13-01-2-2 58.31 0.00 0.55 0.75 0.00 0.13 23.59 12.65 0.07 0.03 96.08 0.97 透闪石 RGG13-01-3-1 58.44 0.00 0.47 0.75 0.01 0.06 23.9 12.38 0.09 0.01 96.1 0.97 透闪石 RGG13-01-3-2 58.42 0.01 0.57 0.99 0.03 0.07 23.88 12.41 0.10 0.05 96.5 0.97 透闪石 RGG13-01-4-1 58.18 0.06 0.53 0.73 0.02 0.11 23.63 12.61 0.08 0.05 95.98 0.96 透闪石 RGG13-01-4-2 58.45 0.10 0.57 0.86 0.00 0.07 23.72 12.36 0.09 0.05 96.27 0.96 透闪石 RGG13-09-1-1 57.87 0.00 0.82 0.53 0.04 0.04 24.02 12.94 0.15 0.09 96.46 0.96 透闪石 RGG13-09-1-2 57.9 0.06 0.70 0.48 0.00 0.04 23.85 13.08 0.09 0.06 96.26 0.96 透闪石 RGG13-09-2-1 57.85 0.06 0.76 0.51 0.00 0.12 23.94 13.32 0.12 0.08 96.76 0.96 透闪石 RGG13-09-2-2 58.11 0.00 0.74 0.52 0.01 0.07 23.97 13.1 0.11 0.07 96.69 0.95 透闪石 RGG13-09-3-1 57.96 0.02 0.77 0.54 0.00 0.16 23.92 13.09 0.1 0.05 96.61 0.96 透闪石 RGG13-09-3-2 57.79 0.01 0.81 0.48 0.00 0.08 23.57 12.96 0.13 0.06 95.89 0.96 透闪石 RQGB-19-1-1 57.1 0.01 0.8 2.66 0.00 0.09 22 13.24 0.09 0.04 96.03 0.86 阳起石 RQGB-19-1-2 57.11 0.01 0.76 2.68 0.00 0.05 21.68 13.08 0.09 0.08 95.54 0.86 阳起石 RQGB-19-1-3 57.15 0.10 0.73 2.74 0.00 0.10 21.71 13.16 0.11 0.04 95.84 0.86 阳起石 RQGB-19-2-1 57.2 0.00 0.72 2.77 0.00 0.10 21.84 13.41 0.12 0.05 96.21 0.86 阳起石 RQGB-19-2-2 56.69 0.01 0.8 2.62 0.00 0.10 21.76 12.92 0.12 0.12 95.14 0.86 阳起石 RQGB-19-2-3 57.1 0.08 0.73 2.92 0.02 0.11 21.46 12.99 0.10 0.05 95.54 0.85 阳起石 与典型的大理岩型矿床——阿拉玛斯矿床中的白玉和青玉SiO2(43.59%~58.46%)、MgO(18.89%~26.55%)和CaO(10.20%~23.21%)[7]以及昆仑喀什籽料中的SiO2(37.50%~42.79%)、MgO(0.03%~8.54%)和CaO(19.98%~23.86%)相比[21]，戈壁料软玉含量有差异，但数据有重叠。同时，在部分样品内部也测试出透辉石成分的存在(表 1)。戈壁料软玉FeO含量(0.36%~1.83%)与阿拉玛斯矿床中的白玉、青玉FeO含量(0.41%~1.96%)有重叠范围[7, 22]。Cr2O3含量为0.00%~0.04%，NiO未检出，两者含量与典型的镁质大理岩成因的透闪石软玉组成相似[6-8, 21-22]，而远远低于与蛇纹石型透闪石质软玉中的相应组成(Cr2O3含量0.07%~0.43%，NiO含量0.08%~0.36%)[23-24]。
戈壁料软玉微量元素测试分析结果见表 2。其Cr(68.8~119μg/g)、Ni(16.4~38.8μg/g)的含量与阿拉玛斯矿床中的软玉及和田籽料有重叠，含量分别为Cr(8.95~178.7μg/g)、Ni(0.05~3.95μg/g)和Cr(5.44~28.1μg/g)、Ni(9.44~18.2μg/g)[7, 21]，戈壁料软玉整体上稍微偏高。
表 2 戈壁料软玉微量元素分析结果Table 2. Analysis of trace elements in Gobi nephrite, Xinjiang元素 含量(μg/g) RQGB-11 RQGB-12 RQGB-13 RQGB-14 RQGB-15 RQGB-16 RQGB-17 RQGB-18 RQGB-19 RQGB-20 RQGB-27 平均值 Li 5 10.9 6.74 9.33 13.7 5.96 2.25 6.55 3.42 5.37 3.45 6.61 Be 3.21 2.82 6.92 21.6 21.4 1.76 6.81 17.6 3.94 20.1 1.67 9.8 Cr 96.5 68.8 84.8 119 69.1 88.6 99.2 69.3 78.8 79.7 72 84.16 Mn 382 237 430 769 1029 185 767 659 972 427 640 590.64 Co 3.33 2.54 5.29 7.62 6.26 3.34 4.14 3.66 24.7 3.58 3.38 6.17 Ni 20.9 23 24.6 25.8 18.2 20.6 22.2 16.4 38.8 20.7 19 22.75 Cu 4.14 2.48 3.09 543 5.53 3.76 3.91 2.6 2.85 21.4 10.5 54.84 Zn 28 59.6 69.2 147 109 26.3 139 122 99 75.2 256 102.75 Ga 2.67 2.16 2.12 2.72 3.45 2.9 0.97 2.6 1.36 1.78 0.57 2.12 Rb 2.8 2.59 4.58 7.84 33.4 5.99 3.25 6.56 4.62 7.08 2.79 7.41 Sr 26.1 34.5 12.7 20.2 205 11.5 17.7 49.6 20.2 19.9 14.7 39.28 Mo 11.2 8.67 10.6 14.8 8.09 10.8 12.2 8.84 9.75 10.4 10.2 10.5 Cd 0.16 0.08 0.08 0.08 0.08 0.12 0.18 0.05 0.08 0.07 0.15 0.1 In <0.05 <0.05 <0.05 <0.05 <0.05 <0.05 <0.05 <0.05 <0.05 <0.05 0.11 0.11 Cs 2.07 3.74 3.95 2.62 4.56 3.73 1.49 1.83 0.98 1.63 3.77 2.76 Ba 35.2 38.6 17.8 34 154 13.9 26.1 30.6 22.9 46.6 7.72 38.86 Tl <0.05 <0.05 <0.05 0.05 0.27 0.06 <0.05 <0.05 <0.05 <0.05 <0.05 0.13 Pb 4.36 2.45 3.44 7.7 5.5 2.18 2.02 4.37 2.46 7.42 2.18 4.01 Bi <0.05 <0.05 <0.05 <0.05 <0.05 <0.05 <0.05 <0.05 <0.05 <0.05 <0.05 <0.05 Th 0.94 0.64 0.91 0.32 0.58 0.71 0.69 0.86 0.21 0.78 0.23 0.62 U 1.22 1.75 1.07 0.76 0.53 0.75 0.83 1.07 0.35 0.58 0.71 0.87 Nb 1.5 0.67 1.25 1.26 0.77 0.99 1.17 2.49 1.77 1.13 2.37 1.4 Ta 0.1 0.05 0.1 <0.05 <0.05 0.08 <0.05 0.13 0.16 0.07 0.15 0.11 Zr 18.5 8.67 15.4 7.73 8.63 12.4 7.26 4.93 5.95 11.3 12.2 10.27 Hf 0.53 0.13 0.44 0.24 0.25 0.35 0.22 0.15 0.19 0.32 0.34 0.29 Sn 1.01 1.19 0.65 0.89 0.95 0.65 0.7 1.03 0.71 0.58 24.5 2.99 Sb 0.26 0.18 0.37 1.04 0.24 0.24 0.21 0.77 2.08 0.56 0.96 0.63 Ti 327 184 395 185 182 232 116 182 142 298 294 230.64 W 2.09 1.4 2.01 4.01 1.62 1.67 2.34 2.46 2.11 2.94 2.67 2.3 As 0.83 0.95 0.95 4.86 0.77 0.82 1.02 1.36 1.25 1.48 3.44 1.61 V 18.4 24.6 26.9 29.7 28.3 11.4 10.7 7.02 23.8 9.53 8.05 18.04 La 5.35 2.93 4.83 2.54 4.05 12.1 2.98 27.4 1.43 2.05 7.62 6.66 Ce 8.37 4.6 9.05 5 7.79 18.9 5.49 50.1 2.63 3.73 13.2 11.71 Pr 0.95 0.62 1.08 0.57 0.84 2.27 0.55 5.3 0.29 0.41 1.31 1.29 Nd 3.46 2.71 4.18 2.21 3.12 8.03 1.96 18.5 1.13 1.59 4.49 4.67 Sm 0.72 0.55 0.81 0.43 0.55 1.57 0.34 3.91 0.21 0.4 0.87 0.94 Eu 0.12 0.08 0.11 <0.05 0.12 0.24 <0.05 0.48 <0.05 <0.05 <0.05 0.19 Gd 0.82 0.64 0.88 0.47 0.54 1.63 0.37 3.68 0.23 0.41 0.91 0.96 Tb 0.13 0.1 0.13 0.08 0.08 0.23 0.06 0.52 <0.05 0.07 0.16 0.16 Dy 0.86 0.64 0.82 0.6 0.52 1.53 0.38 2.77 0.27 0.43 0.99 0.89 Ho 0.2 0.17 0.17 0.15 0.12 0.36 0.09 0.49 0.07 0.09 0.21 0.19 Er 0.67 0.6 0.5 0.54 0.41 1.14 0.29 1.3 0.25 0.32 0.6 0.6 Tm 0.1 0.09 0.07 0.08 0.07 0.17 0.05 0.17 <0.05 <0.05 0.09 0.1 Yb 0.62 0.6 0.45 0.59 0.48 1.02 0.37 1.14 0.34 0.28 0.57 0.59 Sc 2.2 2.55 2.44 3.89 2.15 2.22 1.76 1.62 1.53 2.39 1.99 2.25 Y 10 6.86 5.68 5.46 3.88 16 3.21 14.9 2.45 3.44 6.1 7.09 δEu 0.48 0.41 0.4 0.17 0.66 0.45 0.21 0.38 0.35 0.19 0.09 0.34 LREE 18.97 11.49 20.06 10.775 16.47 43.11 11.35 105.69 5.72 8.21 27.52 25.4 HREE 3.5 2.94 3.09 2.6 2.29 6.23 1.67 10.24 1.21 1.6 3.61 3.54 ∑REE 22.47 14.43 23.15 13.375 18.76 49.34 13.02 115.93 6.93 9.81 31.13 28.94 2.3 戈壁料软玉的稀土元素特征
若羌戈壁料样品表现出Eu的负异常(δEu=0.09~066)，与阿拉玛斯矿床及昆仑喀什和田籽料中Eu负异常(δEu=0.03~0.21，δEu=0.09~1.41)数据重叠[5, 7]。样品中LREE下降(LREE：La~Nd)，MREE(MREE：Sm~Ho)和HREE平坦(HREE：Er~Lu)与阿拉玛斯矿产软玉稀土配分模式一致[7]。若羌戈壁料中稀土总量(∑REE)丰度低，范围为6.93~115.93μg/g，平均值为28.94μg/g(表 2)。强烈富集U，亏损Ti、Nb、Ba和Th，然而高场强元素(Zr、Hf和Nb)含量高或者几乎不亏损。稀土总量与镁质大理岩型透闪石质软玉及其次生矿床类似，如新疆皮山糖玉的稀土总量为3.1~26.5μg/g[25]，阿拉玛斯矿床软玉的稀土总量为2.84~84.81μg/g[5, 7]。
2.4 戈壁料软玉的氢同位素特征
戈壁料软玉成矿流体氢同位素δD(-24.94‰~-56.83‰，平均值-40.14‰)与典型大理岩型矿床阿拉玛斯软玉中成矿流体氢同位素δD(-83.0‰~-94.7‰，平均值-88.4‰)、昆仑喀什和田籽料中成矿流体氢同位素δD(-28‰~-108‰，平均值-81.26‰)数值有重叠[5, 7]。这说明若羌戈壁料也是一种大理岩型的软玉。这些氢同位素的数值在岩浆水值附近(δD=-80‰~-40‰)[26]，而且随着温度升高数据投点向岩浆水区域演化，随着温度降低数据投点向大气降水演化，可以看出成矿流体主要由岩浆热液和大气降水共同组成。
2.5 戈壁料软玉中锆石年龄特征
戈壁料软玉中的锆石呈自形，半自形，大小为40μm×100μm的自形(部分为40μm×100μm椭圆形)。这些锆石与已报道的阿拉玛斯矿床、墨玉河矿床和田玉中的锆石特征类似。大部分锆石有明显的震荡环带，部分锆石颗粒没有呈现明显的震荡环带，可能与这些锆石经历了高温重结晶和流体蚀变有关。经研究发现这些锆石部分微量元素有变化，但是大部分微量元素组成和U-Th-Pb等同位素体系并没有受到改变[21-22]。
从戈壁料软玉样品中分选出的锆石，SHRIMP U-Pb年龄可分为四组(表 3)：一组40~60Ma左右，一组480Ma左右，一组785Ma，一组1450~2460Ma，根据年龄可以约束戈壁料的形成时代。与皮山糖玉(456±7 Ma)[25]、奥米夏和田玉(411.1±5.3~489.6±10.5Ma)[27]、大理岩有关的典型矿床昆仑和田籽料中喀什籽料年龄组(60.7Ma，469±5.5~ 557±5.5Ma，670±8.4Ma，2507±69Ma)[21]基本对应。这些年龄的出现说明戈壁料软玉的来源是多样的，表明该区域可能出现多期次的成岩成矿事件。鉴于软玉中的锆石来自岩浆岩，因此若羌戈壁料软玉很可能与墨玉河籽料、皮山糖玉、喀什籽料形成于同时代，并且矿床类型非常相似。
表 3 戈壁料软玉中锆石SHRIMP测试分析结果Table 3. SHRIMP analysis of zircon in Gobi nephrite, Xinjiang测点号 206Pbc
(%)U
(μg/g)Th
(μg/g)206Pb*
(μg/g)Th/U 207Pb*/206Pb* 207Pb*/235U 206Pb*/238U 206Pb/238U
年龄(Ma)RQGB-01-6 2.36 486 281 0.62 2.45 164.6±2.2 0.0564±4.1 38.16±0.90 37.91±0.99 RQGB-01-7 - 780 459 0.61 4.22 159.1±1.9 0.0495±3.7 40.44±0.76 39.65±0.86 RQGB-01-8 0.05 2988 3323 1.15 16.3 157.7±2 0.0456±4.9 40.72±0.83 41.2±1.10 RQGB-01-5 - 356 141 0.41 1.93 158.3±2.1 0.0523±5.7 42.1±1.10 39.43±0.93 RQGB-01-1 2.48 1037 814 0.81 6.07 146.7±1.9 0.0512±3.3 42.75±0.88 43.6±1.30 RQGB-01-3 0.26 8294 10380 1.29 64.8 109.9±4.1 0.04901±0.96 58.2±2.40 57.3 ±3.20 RQGB-01-2 0.08 821 85 0.11 55.6 12.68±1.8 0.05703±0.99 489.0±8.40 489.2±8.50 RQGB-01-4 0.12 726 56 0.08 49.9 12.51±2 0.05738±1 495.4±9.50 495.2±9.70 RQGB-08-1 0.05 1642 312 0.2 109 12.96±1.4 0.05812±0.77 478.9±6.6 479.2±6.8 RQGB-09-1 0.06 931 15 0.02 282 2.836±1.5 0.12349±0.36 1946±26 1947±26 RQGB-09-2 0.3 859 531 0.64 221 3.338±1.6 0.1213±0.41 1685±24 1664±26 RQGB-09-3 0.03 583 54 0.1 131 3.832±1.6 0.11621±0.55 1494±21 1487±21 RQGB-09-4 0.04 632 23 0.04 165 3.297±1.5 0.11487±0.47 1707±23 1707±23 RQGB-09-5 0.02 444 42 0.1 177 2.152±1.5 0.1949±0.37 2460±32 2459±32 RQGB-09-6 0.15 355 50 0.15 76 4.013±1.8 0.11583±0.72 1432±23 1420±24 RQGB-09-7 0.35 413 98 0.25 91.4 3.883±1.8 0.12792±0.64 1473±24 1451±25 RQGB-09-8 0.01 934 190 0.21 300 2.676±1.5 0.14137±0.69 2046±27 2048±27 RQGB-09-9 0.17 319 38 0.12 85.8 3.198±2.1 0.1229±1.5 1751±32 1749±33 RQGB-09-10 0.44 502 416 0.86 56.1 7.69±1.6 0.06672±1 785±11 789±13 注：206Pbc和206Pb*分别表示普通铅和放射性成因铅；普通铅根据实测204Pb进行校正。 2.6 戈壁料软玉的成因类型和致色成因探讨
2.6.1 成因类型
一般来讲，蛇纹石型软玉中的全岩Cr(900~2812μg/g)、Ni(959~1898μg/g)和Co(42~207μg/g)含量较高，而大理岩型软玉中Cr(2~79μg/g)、Ni(0.05~471μg/g)、Co(0.5~10μg/g)含量较低[8, 28-30]。若羌戈壁料软玉全岩微量元素中的Cr、Ni含量也表明了属于与大理岩有关的软玉，与其他大理岩型软玉中的含量一致，远远小于蛇纹岩型软玉中的含量[31]。
若羌戈壁料软玉全岩分析稀土配分曲线结果显示，Eu负异常(δEu=0.09~0.66)，LREE下降和HREE平坦，仅有非常少量的稀土元素(∑REE=6.93~115.93μg/g)。这种稀土配分模式与大部分岩浆岩的特征类似。在所有的岩浆岩中，仅仅一些钙长石的稀土配分模式显示出强烈的Eu正异常和富集LREE[32-34]。镁质大理岩型矽卡岩软玉矿床中，岩浆岩呈现出稀土含量较高、Eu负异常、LREE右倾和HREE稀土平坦的稀土配分模式，镁质大理岩呈现出比较平稳的稀土配分模式和稀土含量低的特点[5, 7]。
戈壁料软玉稀土配分模式、稀土含量的特点主要继承了岩浆岩和大理岩围岩的地球化学特征。综上所述，若羌戈壁料软玉是一种与镁质矽卡岩型有关的软玉。
2.6.2 致色成因
戈壁料软玉中FeO含量为0.48~2.92%(表 1)，Cr含量为68.8~119μg/g，Ni含量为16.4~38.8μg/g(表 2)。阿拉玛斯矿床中的软玉颜色由浅到深，FeO(0.41%~1.49%)逐渐增加。阿拉玛斯矿床中青玉Fe2O3含量为1.03%~1.69%，白玉河及墨玉河中青玉Fe2O3含量为0.77%~3.97%[22]，整体上Cr(8.95~178.7μg/g)和Ni(0.05~3.95μg/g)偏低[7]。墨玉河籽料青玉中FeO(0.67%~3.18%)、墨玉中Fe2O3(0.56%~16.23%)是已研究和田玉矿区中最高的Fe含量[21]，但Cr(5.44~28.1μg/g)和Ni(9.44~18.2μg/g)整体含量同样不高。皮山糖玉中透闪石FeO(0.22%~1.34%)及全岩化学成分中Fe2O3(0.66%~1.27%)基本一致[25]。通过对比分析可见，戈壁料软玉颜色与Fe含量有关，与Cr、Ni无关，这与碧玉颜色的成因明显不同，后者主要是由Cr元素致色[35]。
3. 结论
本文明确了若羌—且末戈壁料软玉的化学成分和矿物组成，同时对其成因类型、成矿流体以及形成年代作了深入研究。研究表明戈壁料主要是由透闪石和阳起石组成，含少量磷灰石、绿帘石、透辉石、榍石等杂质矿物。通过软玉中的Cr、Ni元素含量、氢同位素特征等并与世界上其他软玉相关特征比较，认为戈壁料软玉是一种典型的镁质矽卡岩型软玉。成矿流体稳定同位素测试分析数据显示，样品中氢同位素数值与已有的镁质矽卡岩型软玉的测试数据特征一致，进一步明确了这些戈壁料软玉是通过岩浆岩与大理岩的接触交代形成的，成矿流体主要由岩浆热液和大气降水组成。若羌—且末戈壁料的地球化学特征与于田软玉、皮山糖玉、白玉河和墨玉河籽料矿床的特征完全一致[21-22, 25]，显示了若羌—且末戈壁料的物质来源和矿床类型与这些矿床一致。
通过对戈壁料中锆石的精确SHRIMP U-Pb定年，其中400Ma左右的成矿年龄与已经报道的大部分和田区域的成矿年龄一致。其他几组年龄，如40~60Ma、785Ma、1450~2460Ma，仍然可以约束戈壁料的形成时代。这些年龄与皮山糖玉石(456±7 Ma)[25]以及白玉河和墨玉河中软玉的形成年龄组[21]基本对应。这些年龄的出现，说明戈壁料软玉的来源可能是多样的，也说明了该区域可能出现多期次的成岩成矿事件。鉴于400Ma左右的成岩成矿事件在西昆仑多个软玉矿床中出现，这个时代的花岗岩或者花岗闪长岩的出现可以作为软玉矿床找矿的主要线索。
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图 1 戈壁料软玉的显微照片及背散射电子图像
Figure 1. Photomicrographs and Backscattered Electron images of Gobi nephrite, Xinjiang
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图 2 戈壁料软玉中的透闪石和阳起石分类
Figure 2. Classification of tremolite and actinolite in Gobi nephrite, Xinjiang
表 1 戈壁料软玉中主要矿物化学成分EPMA分析结果
Table 1 EPMA data of main minerals in nephrites from Gobi nephrite, Xinjiang
样品编号 含量(%) SiO2 TiO2 Al2O3 FeO Cr2O3 MnO MgO CaO Na2O K2O Total Mg/(Mg+Fe2+) 矿物名称 RQGB-12-Q3-1 37.92 0.11 4.28 0.26 0.01 0.03 17.22 10.24 1.36 0.15 71.56 0.99 透辉石 RQGB-12-Q3-2 44.53 0.04 0.66 0.22 0.00 0.00 17.69 13.67 0.33 0.03 77.16 0.99 透辉石 RGG13-01-1-1 58.61 0.00 0.54 0.86 0.00 0.12 24.11 12.54 0.08 0.03 96.89 0.97 透闪石 RGG13-01-1-2 58 0.01 0.53 0.70 0.00 0.07 23.71 12.16 0.07 0.05 95.3 0.97 透闪石 RGG13-01-2-1 58.45 0.00 0.55 0.76 0.03 0.12 23.91 12.3 0.08 0.03 96.2 0.97 透闪石 RGG13-01-2-2 58.31 0.00 0.55 0.75 0.00 0.13 23.59 12.65 0.07 0.03 96.08 0.97 透闪石 RGG13-01-3-1 58.44 0.00 0.47 0.75 0.01 0.06 23.9 12.38 0.09 0.01 96.1 0.97 透闪石 RGG13-01-3-2 58.42 0.01 0.57 0.99 0.03 0.07 23.88 12.41 0.10 0.05 96.5 0.97 透闪石 RGG13-01-4-1 58.18 0.06 0.53 0.73 0.02 0.11 23.63 12.61 0.08 0.05 95.98 0.96 透闪石 RGG13-01-4-2 58.45 0.10 0.57 0.86 0.00 0.07 23.72 12.36 0.09 0.05 96.27 0.96 透闪石 RGG13-09-1-1 57.87 0.00 0.82 0.53 0.04 0.04 24.02 12.94 0.15 0.09 96.46 0.96 透闪石 RGG13-09-1-2 57.9 0.06 0.70 0.48 0.00 0.04 23.85 13.08 0.09 0.06 96.26 0.96 透闪石 RGG13-09-2-1 57.85 0.06 0.76 0.51 0.00 0.12 23.94 13.32 0.12 0.08 96.76 0.96 透闪石 RGG13-09-2-2 58.11 0.00 0.74 0.52 0.01 0.07 23.97 13.1 0.11 0.07 96.69 0.95 透闪石 RGG13-09-3-1 57.96 0.02 0.77 0.54 0.00 0.16 23.92 13.09 0.1 0.05 96.61 0.96 透闪石 RGG13-09-3-2 57.79 0.01 0.81 0.48 0.00 0.08 23.57 12.96 0.13 0.06 95.89 0.96 透闪石 RQGB-19-1-1 57.1 0.01 0.8 2.66 0.00 0.09 22 13.24 0.09 0.04 96.03 0.86 阳起石 RQGB-19-1-2 57.11 0.01 0.76 2.68 0.00 0.05 21.68 13.08 0.09 0.08 95.54 0.86 阳起石 RQGB-19-1-3 57.15 0.10 0.73 2.74 0.00 0.10 21.71 13.16 0.11 0.04 95.84 0.86 阳起石 RQGB-19-2-1 57.2 0.00 0.72 2.77 0.00 0.10 21.84 13.41 0.12 0.05 96.21 0.86 阳起石 RQGB-19-2-2 56.69 0.01 0.8 2.62 0.00 0.10 21.76 12.92 0.12 0.12 95.14 0.86 阳起石 RQGB-19-2-3 57.1 0.08 0.73 2.92 0.02 0.11 21.46 12.99 0.10 0.05 95.54 0.85 阳起石 
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表 2 戈壁料软玉微量元素分析结果
Table 2 Analysis of trace elements in Gobi nephrite, Xinjiang
元素 含量(μg/g) RQGB-11 RQGB-12 RQGB-13 RQGB-14 RQGB-15 RQGB-16 RQGB-17 RQGB-18 RQGB-19 RQGB-20 RQGB-27 平均值 Li 5 10.9 6.74 9.33 13.7 5.96 2.25 6.55 3.42 5.37 3.45 6.61 Be 3.21 2.82 6.92 21.6 21.4 1.76 6.81 17.6 3.94 20.1 1.67 9.8 Cr 96.5 68.8 84.8 119 69.1 88.6 99.2 69.3 78.8 79.7 72 84.16 Mn 382 237 430 769 1029 185 767 659 972 427 640 590.64 Co 3.33 2.54 5.29 7.62 6.26 3.34 4.14 3.66 24.7 3.58 3.38 6.17 Ni 20.9 23 24.6 25.8 18.2 20.6 22.2 16.4 38.8 20.7 19 22.75 Cu 4.14 2.48 3.09 543 5.53 3.76 3.91 2.6 2.85 21.4 10.5 54.84 Zn 28 59.6 69.2 147 109 26.3 139 122 99 75.2 256 102.75 Ga 2.67 2.16 2.12 2.72 3.45 2.9 0.97 2.6 1.36 1.78 0.57 2.12 Rb 2.8 2.59 4.58 7.84 33.4 5.99 3.25 6.56 4.62 7.08 2.79 7.41 Sr 26.1 34.5 12.7 20.2 205 11.5 17.7 49.6 20.2 19.9 14.7 39.28 Mo 11.2 8.67 10.6 14.8 8.09 10.8 12.2 8.84 9.75 10.4 10.2 10.5 Cd 0.16 0.08 0.08 0.08 0.08 0.12 0.18 0.05 0.08 0.07 0.15 0.1 In <0.05 <0.05 <0.05 <0.05 <0.05 <0.05 <0.05 <0.05 <0.05 <0.05 0.11 0.11 Cs 2.07 3.74 3.95 2.62 4.56 3.73 1.49 1.83 0.98 1.63 3.77 2.76 Ba 35.2 38.6 17.8 34 154 13.9 26.1 30.6 22.9 46.6 7.72 38.86 Tl <0.05 <0.05 <0.05 0.05 0.27 0.06 <0.05 <0.05 <0.05 <0.05 <0.05 0.13 Pb 4.36 2.45 3.44 7.7 5.5 2.18 2.02 4.37 2.46 7.42 2.18 4.01 Bi <0.05 <0.05 <0.05 <0.05 <0.05 <0.05 <0.05 <0.05 <0.05 <0.05 <0.05 <0.05 Th 0.94 0.64 0.91 0.32 0.58 0.71 0.69 0.86 0.21 0.78 0.23 0.62 U 1.22 1.75 1.07 0.76 0.53 0.75 0.83 1.07 0.35 0.58 0.71 0.87 Nb 1.5 0.67 1.25 1.26 0.77 0.99 1.17 2.49 1.77 1.13 2.37 1.4 Ta 0.1 0.05 0.1 <0.05 <0.05 0.08 <0.05 0.13 0.16 0.07 0.15 0.11 Zr 18.5 8.67 15.4 7.73 8.63 12.4 7.26 4.93 5.95 11.3 12.2 10.27 Hf 0.53 0.13 0.44 0.24 0.25 0.35 0.22 0.15 0.19 0.32 0.34 0.29 Sn 1.01 1.19 0.65 0.89 0.95 0.65 0.7 1.03 0.71 0.58 24.5 2.99 Sb 0.26 0.18 0.37 1.04 0.24 0.24 0.21 0.77 2.08 0.56 0.96 0.63 Ti 327 184 395 185 182 232 116 182 142 298 294 230.64 W 2.09 1.4 2.01 4.01 1.62 1.67 2.34 2.46 2.11 2.94 2.67 2.3 As 0.83 0.95 0.95 4.86 0.77 0.82 1.02 1.36 1.25 1.48 3.44 1.61 V 18.4 24.6 26.9 29.7 28.3 11.4 10.7 7.02 23.8 9.53 8.05 18.04 La 5.35 2.93 4.83 2.54 4.05 12.1 2.98 27.4 1.43 2.05 7.62 6.66 Ce 8.37 4.6 9.05 5 7.79 18.9 5.49 50.1 2.63 3.73 13.2 11.71 Pr 0.95 0.62 1.08 0.57 0.84 2.27 0.55 5.3 0.29 0.41 1.31 1.29 Nd 3.46 2.71 4.18 2.21 3.12 8.03 1.96 18.5 1.13 1.59 4.49 4.67 Sm 0.72 0.55 0.81 0.43 0.55 1.57 0.34 3.91 0.21 0.4 0.87 0.94 Eu 0.12 0.08 0.11 <0.05 0.12 0.24 <0.05 0.48 <0.05 <0.05 <0.05 0.19 Gd 0.82 0.64 0.88 0.47 0.54 1.63 0.37 3.68 0.23 0.41 0.91 0.96 Tb 0.13 0.1 0.13 0.08 0.08 0.23 0.06 0.52 <0.05 0.07 0.16 0.16 Dy 0.86 0.64 0.82 0.6 0.52 1.53 0.38 2.77 0.27 0.43 0.99 0.89 Ho 0.2 0.17 0.17 0.15 0.12 0.36 0.09 0.49 0.07 0.09 0.21 0.19 Er 0.67 0.6 0.5 0.54 0.41 1.14 0.29 1.3 0.25 0.32 0.6 0.6 Tm 0.1 0.09 0.07 0.08 0.07 0.17 0.05 0.17 <0.05 <0.05 0.09 0.1 Yb 0.62 0.6 0.45 0.59 0.48 1.02 0.37 1.14 0.34 0.28 0.57 0.59 Sc 2.2 2.55 2.44 3.89 2.15 2.22 1.76 1.62 1.53 2.39 1.99 2.25 Y 10 6.86 5.68 5.46 3.88 16 3.21 14.9 2.45 3.44 6.1 7.09 δEu 0.48 0.41 0.4 0.17 0.66 0.45 0.21 0.38 0.35 0.19 0.09 0.34 LREE 18.97 11.49 20.06 10.775 16.47 43.11 11.35 105.69 5.72 8.21 27.52 25.4 HREE 3.5 2.94 3.09 2.6 2.29 6.23 1.67 10.24 1.21 1.6 3.61 3.54 ∑REE 22.47 14.43 23.15 13.375 18.76 49.34 13.02 115.93 6.93 9.81 31.13 28.94
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表 3 戈壁料软玉中锆石SHRIMP测试分析结果
Table 3 SHRIMP analysis of zircon in Gobi nephrite, Xinjiang
测点号 206Pbc
(%)U
(μg/g)Th
(μg/g)206Pb*
(μg/g)Th/U 207Pb*/206Pb* 207Pb*/235U 206Pb*/238U 206Pb/238U
年龄(Ma)RQGB-01-6 2.36 486 281 0.62 2.45 164.6±2.2 0.0564±4.1 38.16±0.90 37.91±0.99 RQGB-01-7 - 780 459 0.61 4.22 159.1±1.9 0.0495±3.7 40.44±0.76 39.65±0.86 RQGB-01-8 0.05 2988 3323 1.15 16.3 157.7±2 0.0456±4.9 40.72±0.83 41.2±1.10 RQGB-01-5 - 356 141 0.41 1.93 158.3±2.1 0.0523±5.7 42.1±1.10 39.43±0.93 RQGB-01-1 2.48 1037 814 0.81 6.07 146.7±1.9 0.0512±3.3 42.75±0.88 43.6±1.30 RQGB-01-3 0.26 8294 10380 1.29 64.8 109.9±4.1 0.04901±0.96 58.2±2.40 57.3 ±3.20 RQGB-01-2 0.08 821 85 0.11 55.6 12.68±1.8 0.05703±0.99 489.0±8.40 489.2±8.50 RQGB-01-4 0.12 726 56 0.08 49.9 12.51±2 0.05738±1 495.4±9.50 495.2±9.70 RQGB-08-1 0.05 1642 312 0.2 109 12.96±1.4 0.05812±0.77 478.9±6.6 479.2±6.8 RQGB-09-1 0.06 931 15 0.02 282 2.836±1.5 0.12349±0.36 1946±26 1947±26 RQGB-09-2 0.3 859 531 0.64 221 3.338±1.6 0.1213±0.41 1685±24 1664±26 RQGB-09-3 0.03 583 54 0.1 131 3.832±1.6 0.11621±0.55 1494±21 1487±21 RQGB-09-4 0.04 632 23 0.04 165 3.297±1.5 0.11487±0.47 1707±23 1707±23 RQGB-09-5 0.02 444 42 0.1 177 2.152±1.5 0.1949±0.37 2460±32 2459±32 RQGB-09-6 0.15 355 50 0.15 76 4.013±1.8 0.11583±0.72 1432±23 1420±24 RQGB-09-7 0.35 413 98 0.25 91.4 3.883±1.8 0.12792±0.64 1473±24 1451±25 RQGB-09-8 0.01 934 190 0.21 300 2.676±1.5 0.14137±0.69 2046±27 2048±27 RQGB-09-9 0.17 319 38 0.12 85.8 3.198±2.1 0.1229±1.5 1751±32 1749±33 RQGB-09-10 0.44 502 416 0.86 56.1 7.69±1.6 0.06672±1 785±11 789±13 注：206Pbc和206Pb*分别表示普通铅和放射性成因铅；普通铅根据实测204Pb进行校正。
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