玉的主要化学成分(玉石中包含的化学知识与人文内涵)

玉温润坚韧,是山之精灵、美之化身、瑞之祥符,玉具五德:仁、义、智、勇、洁。

中国是世界上最早开发和利用玉石的国家。新石器时代,昆仑山下的先民就发现了色泽温润、品质优良的和田玉,并沿着“玉石之路”向外运输。在孔雀河古墓沟和罗布泊楼兰等地都发现了新石器时代的玉斧、玉串珠等随葬品。据《穆天子传》记载:周穆王率人马西行东返,行程万里,高登昆仑山,载万玉而归。

1.1 玉石的概念

古今中外,对玉的概念都是从物质和艺术两方面阐述的。许慎在《说文解字》曰:“玉,石之美者”,凡具坚韧的质地、晶莹的光泽、绚丽的色彩、致密而透明的组织、舒扬致远的声音之美石,均可视为玉;《现代汉语辞典》称玉是一种矿物,为软玉和硬玉之统称,是制造装饰品或做雕刻的材料;玉和玉石的英文名称都是“Jade”,意为宇宙之石。从化学角度看,玉属于岩石类宝石,是由单矿物或多矿物组成的岩石。

1.2 玉石的分类

现代矿物学将玉石分为硬玉、软玉和彩石3大类;而狭义的玉只包括硬玉和软玉。硬玉和软玉不仅硬度不同,所属矿物及组成也不相同。

硬玉是辉石族钠铝硅酸盐类单矿物岩,宝石级的硬玉称为翡翠(Jadeite)。全世界翡翠的产地有6个:日本的新泻、美国的加州、危地马拉的孟塔那河、哈萨克斯坦、俄国和缅甸,只有缅甸产出的翡翠才能达到宝石级。

软玉(Nephrite)也称中国玉,以新疆“和田玉”为代表,它是由微晶阳起石或纤维状透闪石为主要矿物组成的闪石类矿物集合体,主要分布在新疆南部阿尔金山脉及昆仑山脉。此外,我国历史悠久的独山玉、岫玉、蓝田玉、昆仑玉都称为软玉。

目前,世界上可作为玉石材料使用的矿物有230种,中国已知的玉石有30余种,如绿松石、欧泊、玛瑙、玉髓、木变石、青金岩、寿山石、鸡血石等天然矿石,虽化学成分各异,但也称为玉石。将天然玉石分为9类158种,并分别介绍了其组成、产地和特征。

1.3 玉石的形成

1.3.1 翡翠的形成

翡翠是在温度(200～300℃)和压强(10000 Pa)条件下,由钠长石NaAl(Si3O8)发生去硅作用而形成的:

6000万年前,在喜马拉雅地质构成中期,缅甸正处于欧亚板块的撞击处,当含有钠长石和角闪石的原生矿侵入蛇纹化橄榄岩后,形成了超高压变质岩。在此过程中,钠长石把部分二氧化硅逐步排出,形成辉石类硬玉矿物。由于这一矿脉的矿体分布走向有其特定的规律,地球上很难再找到第二处类似的地质条件。所以,缅甸是翡翠的主要产地,95%的翡翠产自缅甸的帕敢地区和乌龙河流域。

1.3.2 和田玉的形成

软玉形成于2亿5千万年前的古生代晚期,赋存于前寒武纪镁质大理岩和华力西期中酸性花岗岩的接触带上,属于接触变质矿床。当初,前寒武纪塔西达群中侵入有华力西晚期酸性岩浆岩,在花岗岩的接触带发生混合岩化作用,形成混合岩化花岗片麻岩,残余的酸性变质热液沿混合岩化花岗片麻岩与白云岩接触带的断裂带活动,并与富含钙、镁的白云岩和白云质大理岩发生交代作用,在温度300～350℃,压强25000 Pa以下和一定的扭压应力下,形成了以透闪石为主的软玉矿床

2 玉石的化学知识

2.1 翡翠

2.1.1 翡翠的组成与性质

翡翠的原石是一种以硬玉为主的辉石类矿物,硬玉为钠铝硅酸盐NaAl(Si2O6),理论组成为:SiO2 59.44%、Al2O3 26.22%、Na2O 15.34%[7]。翡翠不是单晶矿体,它具有粒状、纤维状镶嵌结构和眼球状、网状、港湾状、弧岛状、束状结构,以镶嵌变品结构为常见,其硬度6.5～7.0,密度3.30～3.36 g/cm3,折光率1.54～1.77,半透明或不透明,无荧光,呈玻璃或油脂光泽。

2.1.2 翡翠的颜色和致色离子

翡翠被誉为“玉石之王”,有白、绿、黄、红、紫和黑色。白色翡翠的成分接近硬玉的理论值,其他颜色的翡翠常含有痕量的致色元素,如绿色翡翠含Cr3+,且含量越高,绿色越浓,若浓绿富集则形成黑色团块;铁的存在常使翡翠绿中带灰。通体绿色的翡翠又分为翠绿、苹果绿、葱心绿、菠菜绿、油绿、灰绿等。红色或褐色的翡翠是由于赤铁矿沿硬玉颗粒间的空隙充填进去,因含有Co2+以及Fe2+向Fe3+转变而形成。黄色翡翠是红色翡翠的表面由褐铁矿浸润溃染而致;紫色翡翠中含Cr3+、Fe2+、Co2+;黑色翡翠含2%以上的Cr3+、Fe2+。翠绿色的翡翠最为珍贵,以老坑玻璃种为最好,质纯无杂、细腻、透明度高,呈玻璃光泽,敲击有金属声。

2.2 软玉的组成与性质

软玉是我国古老而名贵的玉种,其中和田玉、独山玉、岫玉和绿松石被称为中国“四大名玉”。和田玉、独山玉和岫玉都属于硅酸盐矿物,而绿松石则属于磷酸盐矿物。

2.2.1 和田玉

和田玉也叫新疆玉,因产于新疆昆仑山北麓的和田县而得名,是一种含水的钙镁硅酸盐矿物,主要组成为透闪石Ca2Mg5(Si4O11)(OH)2和阳起石Ca2(Mg,Fe)5(Si4O11)(OH)2,化学成分理论值:SiO2 59.169%、CaO 13.850%、MgO 24.808%。此外,含少量的蛇纹石Mg6(Si4O10)(OH)8、磷灰石Ca5(PO4)3(F,Cl,OH)、透辉石CaMg(Si2O6)、石墨等成分。和田玉的硬度6～6.5,密度2.90～3.10 g/cm3,折光率1.62。具纤维交织结构,细小的纤维状矿物相互交织使颗粒之间的结合力加强,故质地细腻、致密坚韧。和田玉从半透明到不透明,光泽柔和,对温度表现为惰性,冬不冷手,夏不感热。

和田玉的颜色取决于其化学组成,其成分中以不含铁的透闪石为主,呈白色或浅灰色;以含微量铁的透闪石为主,呈淡绿色;以阳起石为主则呈绿色、黄绿色或褐绿色;若混杂石墨则呈灰黑色[10]。“羊脂白玉”白色纯洁,呈凝脂般含蓄光泽,是和田玉的极品,

2.2.2 独山玉

独山玉亦称独玉、南阳玉、河南玉,产于河南省南阳市北郊8公里处的独山,属于钙铝硅酸盐矿物。主要成分:斜长石NaAlSi3O8CaAl2Si2O8 55%～90%、黝帘石Ca2Al3(SiO4)(Si2O7)O(OH)5%～70%、透辉石CaMg(Si2O6)1%～15%、铬云母KAl2(Si3AlO10)(OH,F)2 5%～15%[5]。独山玉的硬度6.5～7,密度2.7～3.0 g/cm3,折光率1.56～1.7。颜色以白、绿、黑为基调呈多种杂色,微透明或不透明,具玻璃或油脂光泽。

2.2.3 岫玉

岫玉亦称岫岩玉,主要产自辽宁省岫岩县,另外甘肃祁连山、广东信宜、台湾花莲等地也有产出。化学成分为含水镁硅酸盐Mg6(Si4O10)(OH)8,含少量透辉石、透闪石、菱镁矿、滑石、白云石等。是由蛇纹石矿物组成的隐晶细粒叶片状或纤维状集合体,具层状结构。硬度5～5.5,密度2.44～2.8 g/cm3,折光率1.555～1.573。岫玉由于含微量的铁、钛、铬、镍、钴等致色离子而呈绿色、黄绿色、墨绿色和黄色,半透明到不透明,有油脂光泽[10]。

2.2.4 绿松石

绿松石也称为松石,产于湖北郧县,化学组成是含水的铜铝磷酸盐,即CuAl6(PO4)4(OH)8•5H2O,理论成分:P2O5 34.14%、Al2O3 36.84%、CuO 9.57%、H2O 19.47%,是致密的隐晶质集合体。硬度5～6,密度2.8～2.9 g/cm3,折光率1.62。不透明,呈玻璃光泽或油脂光泽。绿松石具有独特的天蓝色,古人视为蓝天和大海的精灵。

2.3 蓝田玉和昆仑玉

2.3.1 蓝田玉

蓝田玉因产于陕西省西安市东南的蓝田县而得名,组成为蛇纹石化的大理石、透闪石、橄榄石及绿松石、辉绿石、水镁石等,含有SiO2、Al2O3、MgO、NaO、CaO、CuO、MnO、Fe2O3成分。硬度5～7,不透明。含硅、铝、镁、钠、钙、铜等多种致色元素,以翠绿居多,呈白菜之嫩叶状者俗称“菜玉”,但也有乳白、青、黄、红诸色错杂者,是良好的玉雕和工艺品材料。

2.3.2 昆仑玉

昆仑玉也称青海玉,产于青海省格尔木市,位居昆仑山脉东缘入青海省部分,与和田玉“一脉相承”,故属和田玉种,主要组成为透闪石95%、阳起石2.2%。硬度6～7,密度2.6～3.1 g/cm��3。昆仑玉质地均一、细腻坚韧、晶莹剔透、光泽滋润,有羊脂玉、白玉、青白玉、青玉、墨玉和碧玉等玉种。2008年奥运奖牌制作选用了青海玉料,金牌、银牌和铜牌分别镶嵌了白玉、青白玉和青玉,奥运徽宝(中国印)也是用青白玉制作。青海玉的知名度和经济效益也因此而显著提高。

3玉饰品的养护

玉饰品既要贴身而戴,又要经常“盘玩”,使其“蓄气”,产生“灵性”,常戴常新。

玉石虽然硬度大、韧性好,在佩戴时也应避免碰撞或跌落,防止跌碎或出现裂纹。

玉石有油性,表面灰尘会使其黯然失色,应及时清洗。方法是在碗中放适量清水,加几滴洗洁精,用软毛刷轻轻擦拭,清水漂净后,用柔软的白棉布抹拭,晾干即可。

玉应避免化学侵蚀,不要与酸、碱、盐接触,否则外层易受损褪色。

玉忌用面油、发油等擦拭,否则会使玉器“土门”封闭,影响通透“灵气”。

5 玉的人文内涵

中国人自古爱玉,尤其爱羊脂白玉,这一“白色时尚”延续达8000年之久。春秋战国时期有“和氏璧”,其价值大到秦昭王愿以十五城易之而不得;孔圣人爱玉有道,主张“君子比德于玉”;明清时代,“君子无人不佩玉,显贵无人不藏玉”;清乾隆皇帝爱玉至深无人企及,留下800首赞美玉的诗词。从完璧归赵的“和氏璧”到孔子的君子“玉德说”,再到贾宝玉的“通灵宝玉”,国人对玉的价值、德行和灵性的认同,达到了似无物可替代的境地。直至清朝晚期,从邻邦缅甸输入翡翠入宫,才掀起“绿色时尚”,影响至今。

自古以来,人们一直把玉视为有“灵性”、“蓄气最充沛”的物质,因而有“人养玉,玉养人”,“人养玉三年,玉养人一生”之说。“人养玉”,是指对玉精心呵护、科学保养,玉会产生“灵性”;佩玉在身,玉与人体摩擦升温,“赃物”会从晶体间隙“蹦”出来,使玉质更加温润剔透。