薛俊輝，王佳麗，楊凡燕

寧夏回族自治區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查院，銀川 750021

寧夏賀蘭石是中國硯用名石之一，因產(chǎn)地而得名，為賦存于新元古界青白口系黃旗口組的灰紫色間灰綠色砂質(zhì)板巖（圖1）。因其古樸素雅的顏色外觀、優(yōu)良的雕刻加工性能和卓異的研墨效果，開發(fā)應(yīng)用越來越廣泛。前人對賀蘭石的研究也不斷深入，從宏觀的巖石學(xué)特征、工藝性能、賦存特征（如王金敏等對工藝性能、趙福壽對賦存特征、黃帥等對賀蘭石地質(zhì)成因的研究），到利用現(xiàn)代大型分析儀器對賀蘭石進(jìn)行解析（如孟長峰等對賀蘭石巖石礦物學(xué)特征的研究），都取得了一定成果。

圖1 賀蘭石Fig.1 HeLan Stone

前人的研究成果中，對賀蘭石的礦物組成有比較一致的觀點(diǎn)，認(rèn)為寧夏賀蘭石主要組成礦物為水云母—絹云母，次要礦物為褐鐵礦（氧化鐵質(zhì)）、石英（砂質(zhì)碎屑）、綠泥石和微量的赤鐵礦、金紅石、電氣石等，但沒有進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)次要礦物對定名賀蘭石的影響情況。寧夏地方標(biāo)準(zhǔn)《寧夏賀蘭石》中對賀蘭石的定義沒有明確規(guī)定粉砂質(zhì)板巖的主、次要礦物含量、粒徑大小的范圍及其分布狀態(tài)如何時(shí)才能定名賀蘭石。本文從研究賀蘭石組成礦物賦存特征出發(fā)，探討賀蘭山含砂泥質(zhì)板巖的礦物組成及對其定名賀蘭石的影響。

1 樣品的選取及基本特征

本次研究選取5 塊顏色外觀相近的具代表性的賀蘭山含砂泥質(zhì)板巖樣品，對H-3、H-9、H-18 的灰紫色部分，H-8 的灰綠色部分，H-12 的灰紫色與灰綠色接觸部分磨制光薄片進(jìn)行巖礦鑒定；采用靜水稱重法進(jìn)行比重測試，測量3 次取平均值，換算得到密度；采用礦物硬度計(jì)進(jìn)行摩氏硬度的測定。樣品的外觀描述及力學(xué)測試結(jié)果見表1。

表1 含砂泥質(zhì)板巖樣品描述及力學(xué)測試數(shù)據(jù)Table 1 The sample description and geomechanical test data for the sand-bearing argillaceous slate

續(xù)表1

2 樣品組成礦物在偏光顯微鏡下的顯微特征

薄片鑒定儀器采用德國蔡司偏反光顯微鏡，型號為Axio Scope A1。實(shí)驗(yàn)條件為室溫，測試單位為國土資源部銀川礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心。研究樣品結(jié)構(gòu)構(gòu)造、組成礦物的顯微特征及各礦物之間的相互關(guān)系，是樣品能否定名賀蘭石的前提。樣品組成礦物在偏光顯微鏡下的顯微特征見圖2。

2.1 水云母—絹云母

水云母—絹云母是構(gòu)成樣品的主要礦物，大多已重結(jié)晶為粒度＜0.01mm 的顯微隱晶質(zhì)鱗片狀、假六方板狀相互疊加的集合體，密集排列，定向分布，形成板理，具板狀構(gòu)造。水云母—絹云母與綠泥石相互雜亂堆積，界線不清（圖2-a）。

云母類礦物內(nèi)部具有特殊的層狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)單元層之間借助大半徑的陽離子緊密聯(lián)系起來，有效地阻止水分子進(jìn)入其晶格中，使結(jié)構(gòu)單元層之間聯(lián)系更為緊密。這種結(jié)構(gòu)一方面使賀蘭石具有較高的韌性，另一方面形成了賀蘭石極低的孔隙度和低吸水率（0.19%~0.51%），從而表現(xiàn)出細(xì)膩溫潤的質(zhì)地特征，也造就了賀蘭硯“儲墨不干”的硯用品質(zhì)。

2.2 綠泥石

綠泥石是一種十分常見的中低溫?zé)嵋鹤饔谩\變質(zhì)作用和沉積作用的產(chǎn)物，是低級變質(zhì)的特征變質(zhì)礦物之一。綠泥石晶體呈假六方片狀或板狀，薄片具撓性，集合體呈鱗片狀、土狀，顏色隨含鐵量多少呈深淺不同的綠色。綠泥石在樣品中呈細(xì)小鱗片、纖維狀、葉片狀集合體及隱晶狀分散分布于水云母—絹云母間隙中，零星可見，略顯定向分布，薄片中顯淡綠色，與水云母—絹云母的細(xì)小鱗片相互疊加交錯(cuò)，邊界不清（圖2-b、2-c），是巖石灰綠色的顏色成因。

2.3 石英（碎屑）

圖2 樣品組成礦物在偏光顯微鏡下的顯微特征Hyd-水云母；Chl-綠泥石；Q-石英；Hem-赤鐵礦；Rt-金紅石Fig.2 Samples' microscopic features under polarizing microscope Hyd-Hydromica；Chl-Chlorite；Q-Quartz；Hem-Hematite；Rt-Rutile

石英在樣品中呈次棱角狀—次圓狀的粉砂及細(xì)砂碎屑出現(xiàn)，以粉砂為主，粒徑0.004~0.03 mm，細(xì)砂粒徑多數(shù)小于0.06 mm；石英呈他形粒狀，多數(shù)沿板理方向定向較均勻鑲嵌分布在水云母—絹云母、綠泥石中（圖2-b、2-c)，薄片中無色，正低突起，干涉色一級灰白，含量在10%~20%，構(gòu)成賀蘭石的“鋒”，起刮削研磨墨的作用。

2.4 氧化鐵質(zhì)（褐鐵礦）

氧化鐵質(zhì)在樣品中主要以褐鐵礦形式存在，較均勻分布，紅褐色，粒徑0.01 mm 左右，呈細(xì)小微粒狀、塵點(diǎn)狀均勻分散分布，少量聚集呈球狀斑點(diǎn)，浸染泥質(zhì)礦物（水云母—絹云母）顆粒間或顆粒表面，形成氧化鐵質(zhì)薄膜，是導(dǎo)致巖石整體呈灰紫色的直接原因。氧化鐵質(zhì)（褐鐵礦）在賀蘭石中含量占比在10%左右，聚集成紅褐色薄層狀分布于灰紫色基質(zhì)時(shí)成為“紅剛賀蘭石”品種（圖3），紅綠紫三色是雕刻賀蘭石擺件的優(yōu)良石材。

2.5 赤鐵礦

赤鐵礦在樣品中主要分布在灰紫色部分，呈半自形—他形細(xì)小板狀，反射率約23%~32%，具弱雙反射，反射色為微帶藍(lán)色的灰白色，強(qiáng)非均質(zhì)性，偏光色為藍(lán)灰—黃灰，由于顆粒非常細(xì)小，粒徑多數(shù)小于0.35 mm，內(nèi)反射不明顯。個(gè)別顆?？梢姵噼F礦交代磁鐵礦，留有少部分磁鐵礦殘余，形成假象赤鐵礦，呈星散狀及浸染狀散布于巖石中（圖2-d、2-e）。含量占1%~2%左右，與石英碎屑一起構(gòu)成賀蘭石的“鋒”。

圖3 紅剛賀蘭石擺件Fig3 Honggang Helan Stone

2.6 金紅石

金紅石廣泛分布于各種變質(zhì)巖中，常為分散細(xì)小的晶體，性質(zhì)穩(wěn)定。

金紅石在樣品中以碎屑的形式呈星散狀分布，呈半自形—他形細(xì)小針柱狀、不規(guī)則粒狀，反射率約23%，顯雙反射，反射色為微帶藍(lán)色調(diào)的白色，可見白—灰白多色性，強(qiáng)非均質(zhì)性，偏光色為灰—黃灰，由于顆粒非常細(xì)小，內(nèi)反射可見呈淡黃褐色；粒徑多數(shù)小于0.03 mm（圖2-f）。

2.7 電氣石

電氣石化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，常見于變質(zhì)巖及砂礦中。

樣品中的電氣石呈不規(guī)則粒狀、短柱狀，主要分布在樣品的灰綠色部分。薄片中電氣石呈褐綠色，多色性明顯，干涉色鮮艷，平行消光，粒徑小于0.03 mm，含量極低，偶見，星散分布，顯微鏡下光片中未能顯示。

光薄片鑒定結(jié)果表明，雖然5 個(gè)樣品的顏色外觀大致相同，結(jié)構(gòu)構(gòu)造及組成礦物基本一致，但由于主要礦物含量與次要礦物石英的含量、粒度以及氧化鐵質(zhì)的聚集狀態(tài)不同，導(dǎo)致石質(zhì)和力學(xué)測試數(shù)據(jù)上的微小差異，能否定名賀蘭石，須依其具體情況而定。樣品H-3、H-12、H-8 中水云母—絹云母的粒徑小于0.01 mm，含量在65%以上，石英碎屑為粒徑＜0.06 mm 的粉砂質(zhì)石英,含量在5%~20%之間,摩氏硬度3~4，密度2.84 g/cm，質(zhì)地致密、細(xì)膩潤澤，可以賀蘭石定名；樣品H-9 的摩氏硬度4~5，質(zhì)地較粗不均勻，與其水云母—絹云母的含量低（60%~65%）、石英碎屑含量高（20%~25%，粒徑0.06~0.25 mm 的細(xì)砂占15%）并局部聚集成團(tuán)塊狀有關(guān)，這類含砂泥質(zhì)板巖就不能直接定名賀蘭石；樣品H-18 的密度為2.86 g/cm，與含量較高的氧化鐵質(zhì)（含量10%~15%）聚集成薄層狀紅剛有關(guān)，紅剛以外的部分仍具質(zhì)地細(xì)膩、硬度適中、可雕性強(qiáng)的工藝性能，可以賀蘭石定名，需附注說明。

3 討論

對賀蘭山含砂泥質(zhì)板巖能否定名賀蘭石，須綜合考慮巖石組成礦物的賦存特征，參考相關(guān)的力學(xué)參數(shù)，結(jié)合賀蘭石市場的認(rèn)可現(xiàn)狀做出合理定名。

傳統(tǒng)硯用賀蘭石質(zhì)地細(xì)膩、結(jié)構(gòu)致密，一般為變余泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、變余鱗片狀結(jié)構(gòu)；光澤柔和，一般為蠟狀光澤，拋光良好可呈油脂光澤，硬度適中、可雕性強(qiáng)，顏色古樸素雅。隨著賀蘭山生態(tài)環(huán)境保護(hù)政策力度加大，賀蘭石禁采，硯用賀蘭石資源日漸稀缺，大量以前達(dá)不到硯石品質(zhì)的、不被認(rèn)可的品種（如H-9），雖石質(zhì)較粗，均勻性較差，但具有賀蘭石的顏色外觀，經(jīng)過產(chǎn)品設(shè)計(jì)成為其他種類工藝品，擴(kuò)充了賀蘭石除硯用外的范圍。這些材質(zhì)的應(yīng)用，對市場管理部門和檢測機(jī)構(gòu)提出了挑戰(zhàn)，有必要對這類石材進(jìn)行研究，進(jìn)而準(zhǔn)確命名，對賀蘭石資源的保護(hù)利用和消費(fèi)者權(quán)益維護(hù)都有促進(jìn)作用。

本文以賀蘭山含沙泥質(zhì)板巖的組成礦物在巖石中出現(xiàn)的空間分布狀態(tài)為主線，以主次要礦物對賀蘭石品質(zhì)的影響為主要因素，對含砂泥質(zhì)板巖命名賀蘭石進(jìn)行探討（表2），對過渡品質(zhì)的含砂泥質(zhì)板巖定名賀蘭石提出了建議。

3.1 主要礦物對定名的影響

絹云母—水云母是賀蘭石的主要礦物，根據(jù)巖礦鑒定統(tǒng)計(jì)結(jié)果，水云母—絹云母粒徑小于0.01 mm，含量不低于65%，是巖石石質(zhì)致密、細(xì)膩潤澤的內(nèi)在因素，也是賀蘭山含砂泥質(zhì)板巖定名賀蘭石的前提條件和決定性因素。

3.2 次要礦物對定名的影響

綠泥石在水云母—絹云母中均勻分散混雜分布，其在灰綠色部分的含量略高于灰紫色部分，是賀蘭石灰綠色部分的致色礦物，形態(tài)多變的灰綠色提高了賀蘭石品質(zhì)質(zhì)量，對含砂泥質(zhì)板巖定名賀蘭石沒有影響。

石英碎屑作為賀蘭石中的磨料存在，其粒度及分布狀態(tài)直接影響石材的細(xì)膩程度、總體硬度和工藝性能等品質(zhì)，是含泥砂質(zhì)板巖能否定名賀蘭石的關(guān)鍵。粒徑＜0.06 mm 的粉砂級石英碎屑含量＜20%，且與其他礦物均勻分布時(shí)，不影響石質(zhì)，不參與賀蘭石定名；砂屑總量在20%~25%，其中粒徑0.06~0.25 mm的細(xì)砂級碎屑含量在5%~10%時(shí)，石質(zhì)較粗，硬度較高，工藝性能變差，對品質(zhì)有一定的影響，但又可以加以利用，制作硯石以外的工藝品，提高資源利用率，這類含砂板巖不能直接定名賀蘭石，但可以限制使用賀蘭石名稱，以“硬地賀蘭石”定名；當(dāng)石英碎屑在巖石中以下兩種情況存在時(shí)不能定名為賀蘭石：①砂屑總量占比大于30%；②粒徑＞0.25 mm的中細(xì)粒級的石英碎屑導(dǎo)致巖石具明顯的顆粒感，嚴(yán)重影響到了外觀品質(zhì)和內(nèi)在性能。

在前人研究的基礎(chǔ)上，通過巖礦光薄片鑒定結(jié)果統(tǒng)計(jì)總結(jié)了氧化鐵質(zhì)的兩種賦存狀態(tài)：一是分散態(tài)，呈褐紅色塵粒狀均勻浸染分布在水云母—絹云母表面，含量一般在5%~10%，是造成巖石具有古樸莊重的灰紫色外觀的主要因素，提高了含砂泥質(zhì)板巖的視覺美感，不影響含砂泥質(zhì)板巖定名賀蘭石。經(jīng)過薄片顯微研究認(rèn)為氧化鐵質(zhì)在綠色基質(zhì)中的含量低于灰紫色基質(zhì)中的含量，這是本次研究對氧化鐵質(zhì)的空間分布狀態(tài)提出的不同認(rèn)識；二是集合體態(tài)，氧化鐵質(zhì)呈褐紅色不規(guī)則薄層狀（褐鐵礦）與基質(zhì)互層，定名時(shí)應(yīng)該附注“紅剛賀蘭石”。若氧化鐵質(zhì)層的厚度較大或均勻分布時(shí)的含量＞15%，則影響到賀蘭石認(rèn)定的基本條件，此時(shí)含鐵質(zhì)砂質(zhì)泥質(zhì)板巖不能定名賀蘭石。

3.3 副礦物對定名影響

赤鐵礦、電氣石、金紅石等在巖石中零星分散分布，粒度細(xì)小，含量＜1%，與粉砂質(zhì)石英碎屑一起對“墨”起研磨刮削作用，對品質(zhì)沒有影響，不參與定名。

表2 含砂泥質(zhì)板巖中的礦物種類及其對品質(zhì)和定名的影響Table 2 Minerals in sand-bearing argillaceous slate and the influence on the naming and quality of Helan stone

4 結(jié)論

（1）賀蘭石礦區(qū)的含砂泥質(zhì)板巖不全都能定名為賀蘭石，主要礦物水云母—絹云母和綠泥石的含量及粒徑對定名賀蘭石起決定性作用。

（2）次要礦物中石英碎屑的含量及粒度、氧化鐵質(zhì)的含量及賦存狀態(tài)限制賀蘭石的定名：

石英碎屑的粒度和含量對品質(zhì)沒有影響的可定名賀蘭石，影響不嚴(yán)重的附注定名“硬地賀蘭石”；影響嚴(yán)重的不能定名賀蘭石。

氧化鐵質(zhì)以塵點(diǎn)狀與其他礦物均勻混合產(chǎn)出時(shí)不影響定名賀蘭石；以薄層狀褐鐵礦形式出現(xiàn)于灰綠色間灰紫色基質(zhì)時(shí)，附注定名賀蘭石；以厚層狀產(chǎn)出時(shí)，影響嚴(yán)重，不能定名為賀蘭石。

（3）少量副礦物赤鐵礦、金紅石、電氣石等，不參與賀蘭石的定名。