朝阳硅化木的矿物成份分析及宝石特征

第26卷第3期Vo1.26NO.3辽宁工程技术大学学报JoumalofLiaoningTechnicalUniversity2007年6月Jun.2007文章编号1008.0562(2007)03.0464.03朝阳硅化木的矿物成份分析及宝石特征席晓光(朝阳师范高等专科学校生化工程系，辽宁朝阳，122000)摘要:为了研究树木长期浸埋在地下经Si02等交代而成的朝阳硅化木的矿物成份和宝石特征及开发应用价值。采用仪器分析检测等方法，明确了朝阳硅化木的主要成份为α-SiO并含有多种微量元素和氨基酸。通过与标准石英、玛淄和蛋白石的红外光谱对比分析，研究结果表明朝阳硅化木的主要成份为石英，属天然石化型有机宝石，开发利用前景十分广阔o关键词:硅化木:成份分析:宝石:朝阳中图分类号P575.5文献标i只码AMineralcompositionanalysisofpetrifiedwoodinChaoyangandstudyonitsfeaturesXIXiao-guang(DepartmentofBiochemistryEngineering,ChaoyangTeachers'CoUege,Chaoyang122000,China)Abstract:白山paperisaimedtoanalyzethemineralcompositionandthejewels'featuresofthepetrifiedwoodinChaoyang,whichisdeveloped仕omthewoodburiedinthegroundforcenturiesbythereplacementofSi02,anditsdevelopmentandapplicationvalue.Bythemethodsofapparatusanalysisandtest,themainmineralcompositionofChaoyangpetrifiedwoodisprovedtobeα-Si02,plusmanykindsoftraceelementsandarninoacid.τberesu1tofin企aredspectrumcontrastanalysiswithstandardqu红恒，agateandopalshows由atthemainmineralcompositionofChaoyangpetrifiedwoodisquartz,anaturalpetrifiedorganicjewel,whichhasabrightfutureindevelopmentandapplication.Keywords:petrifiedwood;compositionanalysis;jewel;Chaoyang。引言硅化木又称木化石、树化玉，是树木长期埋藏于地下，逐渐被氧化硅交代，而又保存了木质组织结构的树木化石。中国是世界上产硅化木最丰富的国家之二，主产地有新疆、河北、云南、甘肃、江西、四川、辽宁等地。特别是辽西朝阳硅化木产量更为丰富，不仅分布广、储量大，而且最近在朝阳境内发现了两株较为完整的古树木化石，其长度达20m、直径1.8m，堪称硅化木之王。硅化木不仅为古地理、古环境、古气候、古生态的研究提供了重要信息，而且因其硅化、玉化和玛瑞化程度各异，色泽丰富已成为天然有机宝石加工开发利用。充分发挥了硅化木的观赏价值、科研价值和经济开发价值。为进一步明确朝阳硅化木的矿物成份，笔者对产自朝阳的木化石进行了系统的分析和研究工作。1化学成分经分析检测表明朝阳硅化木的主要成份为收稿日期2006-06-15基金项目:辽宁省科技厅基金资助项目(2006401013)Si02，其含量为93%，并含有少量的碳，另外还含有多种微量元素和10余种氨基酸。1.1氨基酸成分经氨基酸分析仪确定朝阳硅化木的氨基酸成份，如表1。表1朝阳硅化木氨基酸分析结果Tab.laminoacidcompositionsofpetritiedwoodinChaoyang朝阳硅化木朝阳硅化木成分成分(WB/1O'6)(w旷10-6)天冬氨酸(ASP)23.9苯丙氨酸(PhD63.1苏氨酸(THr)。1顿氨酸(VaL)63.6丝氨酸(Ser)23.4蛋氨酸(Met)10.7谷氨酸(GLu)32.3亮氨酸(Leu)。甘氨酸(GLy)21.4酶氨酸(乃r)36.1ÏÄl氨酸(A1a)20.7氨(NH3)222.0分析单位:渤海大学科技实验中心2006-11-20作者简介:席晓光(1961-)，男，辽宁朝阳人，教授，主要从事古生物化石方向的研究。本文编校t焦丽第3期席晓光:朝阳硅化木的矿物成份分析及宝石特征4651.2微量元素分析经渤海大学科技实验中心检测，朝阳硅化木中主要成份为Si02(93%)，另外含有以下几种微量元素，如表20表2朝阳硅化木中的微量元素Tab.2traceelementωmpositionsofpetrifiedwoodinCh啤oyang2矿物成份2.1硅化木标本特征朝阳境内所产硅化木为深黄色、淡黄色、褐色、棕红色、灰色、暗红色等，木纹清晰，树皮完整，年轮和虫眼清晰可见，且质地坚硬，木质纤维状态明显但己被硅质交代。外观、轮况和现代树干无明显差别，断面可见硅化程度各异且致密细腻。2.2光学显微镜下特征经过在显微镜下对磨制的横向及纵向2种切片的观察发现:在40倍偏光镜下可见木质纤维结构及环状年轮结构:在正交镜下可见颗粒大小为0.0142mm2-O.0202mm2，镜下所观察的特征为石英。2.3X射线自动衍射仪分析结果通过采用日本理光Rigaku公司生产的X射线自动衍射仪(CuKa辐射，40kV,50rnA，步宽0.020，扫描速度20•mÏn-1)对朝阳硅化木的X射线衍射图谱及数据分析表明，XRD结果表明朝阳硅化木中含有93%左右的α.-Si02(石英)(Pdfumber:77-1060)和少量的C。见图1。350003000025000∞200000.'-'15000100005000021-α-Si02(77-1060)2-C(79田1470)10203040506070802BW)图1朝阳硅化木的X一射线图衍射图谱Fig.lX-raydiffractionspectrumofpetrifiedwoodinChaoyang2.4红外光谱特征采用美国Varian公司的Varian2000Ff-IR型红外分光光度计(KBr压片)分析，通过研究分子的振动状态和振动方式，获得了分子的成份和结构信息，从而进一步明确了矿物组成，见图20巨FB10080~60Eê40卢20硅化木1087.934000300020001000500Wavenumbere/cm.'图2朝阳硅化木红外光谱图Fig.2infraredspectrumofpe时fiedwoodinChaoyangIR分析结果如下:a1250-400cm-1为0-Si-0的振动范围，可分为3个区:(1)1250-1050cm-1为最强吸收区，属0-Si-0外对称伸缩振动由强带(1087.93一1100cm-1)及一弱带0150-1125cm-1)组成吸收带宽而?虽;(2)800-600cm-1有2个中等强度的窄带，属0-Si-0对称伸缩振动，在797.82cm-1处有一个中等强度的吸收带:(3)600-400cm-1以下属0-Si-0弯曲振动，由若干个带组成，464.30cm-1为第2个强吸收市。b通过与标准石英、玛璀(玉髓)和蛋白石的红外光谱的对比分析如表30矿物表3石英(部分)矿物的红外吸收频率Z'ab.3IRspectraofquartz波数/cm.'石英11601081795777692510459396371玉髓11611085795781551508465396374蛋白石1079794朝阳11661087.93797.82硅化木482395694.36464.30由表3，发现3种矿物红外光谱的差别在于:(1)800cm-1左右特征带，石英呈l对锐双二-的硅'为)卷一态为风风芽英蛋一状峰热、-h帖晶石是第一理热放右吸方是不质一物放的左的六成而机一于的现姐姐(组'有一属现出口出英物》及一因出而重处石旷们水一℃烧失℃←自-12燃的刷州时山nv吸-啊。饥翩呢m眼酣叩姐一量水上质斗上，丰配容有一少脱线机现线如期收含一有易曲有出曲U呼吸中一含恨A量上丑茄眼州协一材财M砂制D巳特体硅L一化稍幻含3引EO线胶时排一硅故(中WH(预热曲少同、一明'木应斗吸队缺扫一说水化对峙的wu因石术一政一峰左收强在Mmm与ι与未th。α川口和吸吸机动mw率。1-ivmJ盹酣扪mm啕um轨刚辅助围'η削销晌伽阳盹州可一等c状收的导，在m带谱有谱份范m)中酸机才二中创肩吸率制峰)c强单只应成军3才木基有井-一度盯呈单频MU双硝mN寸的单相物频2m化氨为S物和-5刊峰全高l锐玛Um宽宵物矿动相如硅含才-Lm7频石最-m刮(to为普矿的振35阳为咀wi参硅一右在低英们E髓才而斗布柑木。宿H斗月10I为阳一左墙'蛋石1明玉mlm白民化瑞区伸d创赌m臼-mm叫研]市中阳明明配到与叨且即阳阴阳州附uiMM司地对L-髓/频在对酣且mw川峰'朝石寸于吸围hjω河公「酌图一7浦不1及1峰而1在双带走白m位的范mm川2(可口丁和叮度的乙带λ有1，石才个确蛋mN个)军μ峰峰P仪节'一'程英ν谱状右-m眈带白m31可是口一斗频。收收斤国析主线二白酬调加翩翩川vk%飞mimm机啊协有问嗣m吸mJ…时美…MU刷一别峰峰约石)-mm3才归同与mu分'另υ∞曲即引起自用Am分一分频二大足2co比m6相64统英、(3弯(。(引。呈采T·热6一'低的度不(响刀峰们见英Ah系石3胁的峰水动起5讪℃差钊一峰比右强度U与才刀未石见河经一臼水收附振引2wum由1010.2334.2210.110.09.9Hi:l-10Z9.8-149.7200300400500600700800temperature!C图3朝阳硅化木的差热分析曲线Fig.3diffl巳rentialthennalanalysiscurv巳ofpetrifiedwoodinChaoyang100由图3可知:(1)TG曲线上，在50-600C处出现一小失重，3物性参数经采用静水力学称量法测得朝阳硅化木的密度为2.59、2.63、2.69g/cm3其平均值为2.636g/cm3(石英标准值为2.65g/cm3)平均硬度为6.753(石英的硬度为7)。朝阳硅化木的密度、硬度均比无机成因的偏小，原因为硅化木中含有少量有机物和吸收附水有关。4结论(1)朝阳硅化木主要成份为Si02另外还含有Ca、Mg，K、Na，Fe等多种微量元素，并含有10多种氨基酸和吸附水;(2)朝阳硅化木主要是Si02交代木质纤维而成，树木特征如年轮，疤痕、虫眼等清晰可辩，这是区别于无机成因石英的重要标志:(3)由硅化木中含有多种微量元素和氨基酸及吸附水，故密度、硬度均比无机成碳的偏低;(4)朝阳硅化木是长期浸埋地下经Si02等矿物成份交代而成，且主要成份为α-石英，属天然石化型有机宝石。参考文献:[1]彭文世.矿物红外光谱图集[M].北京:北京科学出版社，1982.112向中国科学院，矿物X射线粉，鉴定手册[M].北京·科学出版社，1974.[3]辽宁地质局中心实验室，矿物差热分析[M].北京·地质出版社，1975.[4]祖恩东，李茂材二氧化硅类的显微拉曼光谱研究[J]，昆明理工大学学报，2006，25(3):77-78[5]才文博，田军玛瑞的分类[J].中国非金属矿工业导刊，2000(4):54[6]张天乐，王宗良，等.腾冲现代热泉系统硅华的矿物学特征及其地质意义[J].岩石矿物杂志，1997，16(2):170-178..[7]笠国强，董传万，等浙江新昌硅化木的地质来源[J].成都理工大学学报.自然科学版2∞3，30(1):35-39.