俄罗斯远东苏塔拉砂矿的蓝宝石：探寻宝石背后的故事

来自俄罗斯远东苏塔拉砂矿的蓝宝石

Svetlana Yuryevna Buravleva, Sergey Zakharovich Smirnov, Vera Alekseevna Pakhomova, and Dmitrii Gennadyevich Fedoseev

苏塔拉蓝宝石碎矿的克拉重在0.6--4.4ct之间。照片由Svetlana Buravleva拍摄。

从2009年到2011年，在俄罗斯远东犹太自治区的苏塔拉发现了蓝宝石晶体和含刚玉的岩石。这些蓝宝石通常是半透明的粉蓝色到半透明的蓝色。大部分晶体被大量包裹体表现出明显的生长分带、双晶面和丰富的外溶层。它们的主要流体包裹体包含水铝石晶体和低密度的CO2--CH4混合物。这些包裹体表明蓝宝石矿化是通过低密度的水-碳流体发生的，这些水--碳流体能够携带氧化铝。这些流体可能是由于花岗岩岩浆对碳酸盐岩的热冲击而形成的。作者认为苏塔拉变质作用是在碳酸盐岩与伟晶岩脉接触的区域，由于扩散和交替作用而形成的。

从2009年到2011年，作者在苏塔拉河流域进行了蓝宝石的实地调查。在该区域的外部边界发现了含刚玉的岩石样品和蓝宝石晶体(Pakhomova et al. 2009)。来自苏塔拉的蓝宝石最近在位于符拉迪沃斯托克的俄罗斯科学院远东分院远东地质研究所进行了宝石学和矿物学研究。

这是14.07ct和14.52ct的蓝宝石来自俄罗斯苏塔拉。照片由Svetlana Buravleva拍摄。

伟晶岩与碳酸盐岩接触后发生脱硅作用，形成单颗结构良好的刚玉双晶。

这个来自苏塔拉的含刚玉岩石样品(2.8×2.0cm)含有70-90%的刚玉；剩下的大部分是云母。照片由Svetlana Buravleva拍摄。

在苏塔拉河流域发现了次生(冲积)蓝宝石矿床。冲积层由一层含蓝宝石和石榴石的地层构成，位于基岩之上，基岩中含有沙子、卵石和大圆石。

我们检查了139个样本(原生和次生岩)，这些样本是在2009年至2011年三次访问苏塔拉矿期间收集的。其中包括5颗切割蓝宝石(最高65.5ct)，57个粗糙标本(最多33ct)， 34块开窗蓝宝石，18块含刚玉的岩石薄片，以及25块为光谱分析而切割和抛光的含刚玉的平行板。

这颗2.22 ct蓝宝石是苏塔拉的样本之一。照片由Svetlana Buravleva拍摄。

标准的宝石学测试在FEGI FEB RAS的宝石学实验室进行。用折射仪测折射率和双折射。在暗室中用长波和短波紫外线灯(分别为365nm和254nm)观察荧光。我们用Sartorius珠宝秤测量了克拉的重量，并用流体静力学方法测定了比重。用标准宝石显微镜和尼康Eclipse LV100 POL偏光显微镜观察内部特征。使用Horiba LabRAM HR 800光谱仪、硅基电荷耦合器件(CCD)探测器和Melles Griot 514nm Ar+ green激光对17个样品中的夹杂物进行了拉曼光谱分析。这些分析是在俄罗斯科学院西伯利亚分院V.S.索博列夫地质与矿物学研究所(IGM SB RAS, Novosibirsk)进行的。

在符拉迪沃斯托克的元素分析中心，使用JEOL JXA-8100电子探针对7块蓝宝石和4块含刚玉的岩石进行了总共67个点的定量化学分析。使用了三种波长色散光谱仪，其中包括LIF、PET、TAP和LDE2晶体分析仪，以及印加能量色散x射线光谱仪。在以下条件下分析:20kV加速电压、10nA电子束电流,1μm光斑大小。TiO2和Fe2O3的检出限为0.05 wt.%。

宝石学性质

来自苏塔拉的冲积性蓝宝石被发现时是整面双锥体晶体或碎片，有些重达65ct以上。他们通常显示为双锥体或短柱型。大多数双锥体晶体碎片显示υ和ν的面孔。我们结合r和s面观察c。在短棱柱形晶体中，以基底针形c和六角棱柱形a为主，r面和s面较小。通过显微镜观察，几乎所有的晶体都具有多晶双晶的特征。观察到的颜色范围从蓝色、灰色、双色粉红色和蓝色、紫罗兰色蓝色、淡黄色和紫色粉红色，色调从非常亮到暗不等。

这些苏塔拉蓝宝石晶体呈双锥型(四个样品)和短棱柱型(一个样品)。双锥体晶体是由υ面临的各种组合c r, s,和v;他们没有面。短棱形由c、a、r和s面组成的各种组合(Schwarz et al. 2008)。Svetlana Buravleva拍摄。

一些蓝宝石表现出强烈的二色性。样品的清晰度范围从透明到半透明和不透明。它们的颜色图案通常是分区的，并且有斑点。一些灰色的样品显示出丝状的斑块和放射状的条带有定向微包体，特别是金红石针。

在苏特拉蓝宝石中经常发现生长分带的多个方向。Svetlana Buravleva显微照片；透射光，视野1.10毫米。

这颗7.2克拉的蓝宝石清晰地显示出了主体的六方对称(11.6×8.0mm)，其形状类似于天井。照片由Svetlana Buravleva拍摄。

含刚玉的岩石，以云母填充蓝宝石晶体间的空隙，有两种类型。第一类型1样品(A)和一个平行切割板(B)。第二种2型样品和从它上面切割的平行板。Svetlana Buravleva的照片和显微照片;显微照片视野11毫米。

矿物包裹体。冲积型蓝宝石中含有金红石、锆石、黑云母、独居石、辉长岩、斜长石、钛铁矿、黄铁矿、尖晶石等多种矿物包裹体。锆石、金红石和黑云母是最常见的。通过拉曼光谱和电子探针分析鉴定了这些包裹体。金红石通常出现交叉短针，黑云母在单一的深棕色板状晶体70µm大小。

苏塔拉蓝宝石中定向金红石针的一个例子。Svetlana Buravleva显微照片;视野0.55毫米。

锆石包体是透明的,柱状晶体测量30µm,集中在团体或紧凑的地方。独居石生长的不规则,略圆形20µm大小。它们无色透明，与锆石晶体有关。磷钇矿晶体100µm是透明和近无色的,而其他则略显绿色。它们与锆石和独居石晶体有关。

左图：苏塔拉蓝宝石中的独居石(Mo)、锆石(Zr)和磷钇矿(Xe)。中:苏塔拉蓝宝石中的透明斜长石(Pl)和云母(Mic)。右：这些蓝宝石主要流体包裹体包含水铝石晶体和一个低密度CO2--CH4混合物。Svetlana Buravleva的显微照片；视野0.22毫米。

斜长石经拉曼光谱鉴定为发育良好的透明晶体。电子探针分析表明，斜长石与中长石成分一致。

尖晶石是一种罕见的矿物包裹体。通过电子探针识别,Mg-rich夹杂物10µm大小,它是不可见的显微镜检查期间的样本。

总的来说，原生和次生样品显示出相似的矿物包裹体范围。初次产出的刚玉中还含有磁黄铁矿(类型1)、磷灰石、白云母和少量的薄水铝石(类型2)。

流体包裹体。原生和冲积矿床中蓝宝石中的流体包裹体相似。对同生包裹体的研究获得矿物结晶条件的准确信息成为可能。

原始(同生)包裹体用拉曼光谱分析。它们由水铝石组成，在448 cm-1处有很强的峰;二氧化碳，峰值为1284和1387cm-1;而甲烷的峰值为2914cm-1。二氧化碳和甲烷的分子比分别为0.989和0.011。水铝石还以固相形式出现在三相包体中，如斯里兰卡蓝宝石(Schmetzer和Medenbach, 1988)。原生和次生的气-液包裹体是常见的。以二氧化碳形式存在的气体在1284和1385cm-1处达到峰值。

结论

Nezametnoye矿床是俄罗斯唯一的宝石级刚玉砂矿，因此，俄罗斯珠宝市场必须依赖世界其他地方的蓝宝石和红宝石，其中大多数都经过各种方法处理。1943年在俄罗斯远东地区的苏塔拉金矿区发现了刚玉晶体，但直到最近作者在该地区进行了实地研究，才进行了科学研究。我们发现了冲积层的蓝色、灰色、双色的粉红色和蓝色、紫罗兰色的蓝宝石，以及含刚玉的岩石。蓝宝石——无论是来自冲积岩还是来自含刚玉岩——通常以蓝色和白色为特征。一些成品样品超过65克拉;大多数晶体含有大量金红石针、锆石和黑云母。

刚玉矿化是在水-碳酸流体的作用下，伟晶岩脉与含白云岩碳酸盐接触形成的。虽然在俄罗斯远东伟晶岩脉中只发现了cabochon级物质，但广泛分布着含蓝宝石的碳质岩石及其变质产物。这表明了未来发现新蓝宝石的前景。

这款银色吊坠包含了来自苏塔拉的65.5ct蓝宝石。照片由Svetlana Buravleva提供。

关于作者：

Buravleva女士是宝石学家，Pakhomova博士是地质学高级研究员，Fedoseev先生是位于符拉迪沃斯托克的俄罗斯科学院远东分院远东地质研究所的工程师。斯米尔诺夫博士是新西伯利亚俄罗斯科学院西伯利亚分院索博列夫地质与矿物学研究所的高级地质学研究员。