软玉是以透闪石为主要矿物的矿物集合体。我国使用软玉已经有八千多年的历史,它甚至可以反映史前文明中人类活动的历史。前人多对软玉的成分和结构进行研究以区分品质,而作为低温变质作用形成的软玉,其准确定年一直是科学难题之一。玉石准确定年不仅可以研究玉矿形成构造背景,为进一步找矿提供依据,而且还能用来区分产地,对古文明人类活动历史研究给予一定的写实反映。
中国科学院地质与地球物理研究所离子探针实验室工程师凌潇潇及其合作者,选择河南栾川的软玉为研究对象,通过大量野外和室内的研究工作,发现玉石围岩不存在榍石,而玉石中存在榍石包体。在薄片下对软玉进行仔细观察,可以看到榍石作为透闪石包体出现,同时榍石中也存在透闪石包裹体(图1)。对其进行成分分析,榍石是变质成因,透闪石基质和包体成分一致,说明榍石与透闪石同期生长。以离子探针实验室平台资源为基础,利用型号为Cameca IMS-1280 HR的离子探针技术进行榍石的定年工作,对43个榍石颗粒进行了分析,结果表明榍石样品具有较低的U含量(2-18 ppm),基于207Pb校正206Pb/238U的年龄为361 ± 4 Ma(MSWD=0.88)(图2)。
结合软玉的低形成温度和榍石U-Pb体系的高封闭温度,所获得的榍石年龄代表了榍石的形成年龄,也即栾川软玉的形成年龄。该研究工作提供了一个软玉高精度定年的范例,对软玉矿床形成构造背景研究有着很大的推进意义,同时,还有望在玉石产地区分研究中起到重要作用。
以上研究成果近期发表在国际岩石学期刊Lithos上(Ling et al. Age determination of nephrite by in-situ SIMS U–Pb dating syngenetic titanite: A case study of the nephrite deposit from Luanchuan, Henan, China. Lithos, 2015, 220–223: 289–299)。
图1. 栾川软玉样品的背散射图像。a:软玉样品中透闪石中含有榍石和方解石包裹体; b、c、d:软玉样品中榍石中含有透闪石,金红石,磷灰石包裹体,图中的椭圆形是SIMS测试痕迹( Tr,透闪石; Chl,绿泥石;Ttn,榍石;Cal,方解石;Rt,金红石;Ap,磷灰石)。
图2. 栾川软玉中榍石的年龄图