色澤獨特的臺灣墨玉 Taiwan Black Jade – A Gemstone with Unique color and Luster
方建能 國立臺灣博物館研究組 Fang, Jiann-neng Department of Research, National Taiwan Museum
臺灣墨玉的命名 臺灣產玉,花蓮豐田的綠色閃玉產量,在民國50年代時曾有十多年佔全世界第一位,因而聞 名世界,
使得「臺灣玉」幾乎成了綠色閃玉的代名詞,也成為臺灣最重要的玉石。
除了臺灣玉之 外,近年來經濟部礦務局積極輔導玉石業者,開發出一種新品種的黑色蛇紋石玉石,在強光下 以黃、綠、黃綠色間夾黑色斑點呈現,因其具有獨特的岩理有別於中國的「岫岩玉」及各地「岫 玉」,而且蘊藏量相當驚人,極具開發的潛能。業者與經濟部礦務局曾以「墨玉」稱之,不過「墨 玉」這個名詞泛指外觀主體具有黑顏色的玉石,2010年國立臺灣博物館副研究員方建能博士等 人,在進行詳細礦物學研究後,建議稱這種臺灣產的蛇紋石玉為「臺灣墨玉」,以便與世界其他寶 石有所區分。 臺灣墨玉的特色 臺灣墨玉與臺灣玉在野外的岩層中,雖然 生長在一起關係密切,但臺灣墨玉主要由蛇 紋石礦物和不透明磁鐵礦組成,與由透閃 石─陽起石礦物所組成的臺灣玉,兩者卻是 完全不同地材質。臺灣墨玉外觀主體為黑 色,
如果經過適當的雕刻琢磨,蛇紋石礦物 常呈現半透明─令人驚艷的黃綠至墨綠色; 加上臺灣墨玉含有多量的具天然強磁性─ 俗稱「磁石」的磁鐵礦,所以臺灣墨玉可說是 色澤獨特且具磁性的天然玉石。 臺灣玉與臺灣墨玉由不同礦物種類組 成,因此化學成分也有差異。臺灣墨玉主 體由蛇紋石(Mg3Si 2O5(OH)4)組成,加 上 10-25%黑色不透明磁鐵礦(F e 3O 4) 礦物結晶;而臺灣玉主體由半透明的透 閃石(C a 2M g 5S i 8O 2 2(O H)2)─陽起石 (Ca2Fe5Si8O22(OH) 2)礦物組成,加上1-5% 黑色不透明鉻鐵礦(FeCr2O4)結晶。我們藉由 臺灣墨玉(黑色)與臺灣玉(綠色)共生 國立臺灣博物館所有的精密儀器─X光螢光 臺灣墨玉原石 臺灣墨玉 臺灣玉 2014 TAIWAN NATURAL SCIENCE Vol.33(2) 49 分析儀(XRF),
對臺灣玉與臺灣墨玉進行掃描,可以清楚看清兩者化學成分的不同。
臺灣玉 由矽、鎂、鈣、鐵元素組成,其黑色共生礦物─鉻鐵礦由鐵及鉻元素組成;臺灣墨玉由矽、鎂元 素組成,其黑色共生礦物─磁鐵礦由鐵元素組成。 臺灣墨玉的礦物特性 臺灣墨玉或中國各地岫玉,主要皆由蛇紋石類礦物所組成,另含少量不同礦物,包括:磁 鐵礦、白雲石、鎂橄欖石、赤鐵礦、菱鎂礦等。蛇紋石為一亞群之統稱,其中包含數種同質異型 物,成份皆為Mg3Si2O5(OH)4。
蛇紋石礦物根據其結晶構造不同,一般可再細分為葉蛇紋石、纖 蛇紋石、蜥蛇紋石分屬單斜、斜方、三斜晶系。 臺灣墨玉組成的礦物以葉蛇紋石為主,其他尚有多種共生礦物存在,以下就各種共生礦物 之特性分述: 葉蛇紋石 葉蛇紋石為含水矽酸鹽礦物,主要化學成分為Mg3Si2O5(OH)4 ,其中的鎂,部分可被鐵或鎳所 置換。晶系為單斜晶系,硬度在3-5,比重2.5-2.6。
顏色多呈半透明到不透明之各種綠色,並含 有淡色或深色的斑點,少部份呈黃、褐、紅褐或灰色,一般呈綠色者,含鐵量愈高,顏色愈深。
形 狀多呈板狀、葉狀或緻密塊狀,具有油脂或是蠟狀光澤。葉蛇紋石由橄欖石、輝石、角閃石等富 臺灣墨玉由半透明的蛇紋石礦物,與不透明的磁鐵礦組成 臺灣玉與臺灣墨玉化學成分分布 晶瑩的臺灣墨玉杯 50 TAIWAN BLACK JADE EXHIBITION 臺灣墨玉 特 展 2014 臺灣博物季刊 122 33卷.
第2期 含鎂質的矽酸鹽礦物變化而來,呈緻密塊狀者,可作為建材、飾品或工藝品;若裂隙較多者,則 可提煉氧化鎂,作為耐火材料或鍊鐵造渣劑之用。
纖蛇紋石 纖蛇紋石定義為具撓曲性之纖維狀礦物,又稱溫石棉。主要成分為Mg3Si2O5(OH)4,與葉 蛇紋石為同質異型礦物,硬度3-5,比重2.5-2.6,顏色有白色或各種綠色,通常含淡或暗色斑 點,其纖維狀構造具絹絲光澤,有柔性。具耐酸鹼性,耐熱性,絕緣性良好,機械強度如彎曲強 度、抗張強度亦優良,因是天然的纖維,可織成絲布。
蛇紋石主要由富含鎂質的岩石,如橄欖 岩、輝石岩等超基性岩或白雲岩經熱液交換作用所形成。 蜥蛇紋石 蜥蛇紋石同為含水矽酸鹽類,化學成分為Mg3(Si2O5)(OH)4,與葉蛇紋石、纖蛇紋石為同質 異型,屬單斜晶系,常見平板狀或是細粒塊狀集合體,硬度3-5,比重2.55-2.60,具油脂 2014 TAIWAN NATURAL SCIENCE Vol.33(2) 51 臺灣墨玉與其他玉石的寶石特性比較 臺灣墨玉 岫岩玉 閃玉(臺灣玉) 輝玉 礦物組成 蛇紋石 蛇紋石 透閃石─陽起石 含鈉的輝石 化學成分 (Fe, Mg)3Si2O(5 OH)4 (Fe, Mg)3Si2O(5 OH)4 Ca2Mg5 Si8O22(OH)2- Ca2Fe5Si8O22(OH)2 NaAlSi2O6 硬度 4.5 4.5-5.5 5.5-7 6-7 比重 2.4-2.8 2.6-2.8 2.9-3.1 3.5-3.6 折射率 1.56-1.70 1.55-1.56 1.60-1.63 1.65 白雲石 白雲石屬六方晶系,化學成分為CaMg(CO3)2 。晶體多作菱面體,晶面通常呈彎曲狀,有時彎 曲相當明顯而呈「鞍形」晶體。有粗粒、解理塊狀及細粒緻密狀白雲石。白雲石解理發達,硬度 3.5-4,比重2.85。玻璃光澤。顏色很多,有暗粉紅色、肉色、無色、白、灰、綠、棕或黑色,透明到半 透明。
滑石 滑石化學成分為Mg3Si4O10(OH)2,屬於單斜晶系。滑石晶體罕見常呈板狀具菱面體或六 方形外型。葉片狀且呈放射葉片狀群。滑石硬度1,比重2.7-2.8。珍珠至油脂光澤顏色呈蘋果 綠、灰、白或銀白色。 赤鐵礦 化學成分為Fe2O3,鐵佔70%,氧佔30%。赤鐵礦屬於六方晶系,晶體通常呈厚到薄板狀。硬 度5.5-6.5,比重5.26。晶體具金屬光澤,而土狀者則呈黯淡的顏色;顏色從紅棕色到黑色。
紅 色土狀者稱為赭土,片狀呈金屬光澤的為鏡鐵礦。條痕呈淺到深紅色,受熱的時候會呈黑 色,半透明。
臺灣墨玉與世界知名玉石的比較 臺灣墨玉與其他世界常見的玉石─岫岩玉、閃玉、輝玉,到底有何相似或差異之處呢?讓我 們一起來瞧一瞧。
臺灣墨玉中的主要組成礦物為蛇紋石類礦物,此種礦物組成與現代寶石學家所認知的玉 (閃玉與輝玉)不同。閃玉是由透閃石-陽起石礦物所組成,早期被稱為軟玉,其硬度5.5-7,臺 灣玉就是屬於閃玉的一種。輝玉是由含鈉的輝石類礦物所組成,硬度6-7,早期被稱成硬玉,因 為多產於緬甸,故又稱緬甸玉。以此來看,臺灣墨玉不屬於閃玉與玉輝類的玉石,而是與中國 四大名玉中的岫岩玉同類,皆是由蛇紋石類礦物所組成。臺灣墨玉與前述閃玉、輝玉比較,在 硬度、比重及折射率等寶石特性皆較低。 52 TAIWAN BLACK JADE EXHIBITION 臺灣墨玉 特 展 2014 臺灣博物季刊 122 33卷.第2期 蛇紋岩結晶纖維較長 臺灣墨玉結晶顆粒較細緻 臺灣墨玉的成因 地殼深處的超基性岩或橄欖岩的橄欖石與輝石礦物,和地層中的水作用之後,會產生蛇紋石 類等礦物,這就是所謂的蛇紋岩化作用,也是臺灣墨玉形成的原因。
橄欖石和輝石的主要成份 分別為(Fe, Mg)2SiO4和(Fe, Mg)SiO3,它們和水的化學反應,參考Coleman(1997)所提由橄欖 石和輝石轉變成蛇紋石可列出四種示意路徑(反應式未平衡): 在蛇紋岩化的過程中,通常橄欖石和輝石所含鐵的成分(FeO),一部分進入蛇紋石結晶格內 層,其餘的鐵則形成磁鐵礦(Fe3O4),散布在蛇紋石的周圍或內部,這在蛇紋岩中是一種非常 普遍與常見的現象。
臺灣墨玉的岩理觀察 針對寶石礦物的研究,寶石學家常將玉石磨成0.03mm厚的透光薄片,利用偏光顯微鏡來觀 察,透過光線穿透不同玉石礦物的光學變化,寶石學家得以瞭解玉石的種類、數量比例及岩理 組織。我們將臺灣墨玉切磨成薄片,在偏光顯微鏡下觀察可見,蛇紋岩中的蛇紋石結晶纖維較 長;臺灣墨玉結晶顆粒較細緻,黑色不透光者為磁鐵礦。
臺灣墨玉生成示意流程 (Fe, Mg)2SiO4 + H2O → (Fe, Mg)3Si2O(5 OH)4 + Mg (OH)2 + Fe3O4 橄欖石 水 蛇紋石 水鎂石 磁鐵礦 (Fe, Mg)2SiO4 + H2O → (Fe, Mg)3Si2O(5 OH)4 + MgO + Fe3O4 橄欖石 水 蛇紋石 移出 磁鐵礦 (Fe, Mg)2SiO4 + SiO2 + H2O → (Fe, Mg)3Si2O(5 OH)4 + MgO + Fe3O4 橄欖石 石英 水 蛇紋石 移出 磁鐵礦 (Fe, Mg)2SiO4 + (Fe, Mg)SiO3 + H2O → (Fe, Mg)3Si2O(5 OH)4 + MgO + Fe3O4 橄欖石 輝石 水 蛇紋石 移出 磁鐵礦 2014 TAIWAN NATURAL SCIENCE Vol.33(2) 53 世界重要玉石分布地 世界重要玉石分布地 美麗的寶石人見人愛,你知道世界上重要的輝玉、閃玉及蛇紋石玉等玉石,產在哪裡嗎?讓 我們按圖索驥─在地圖找找看囉。不要忘記,我們臺灣就出產閃玉(臺灣玉)及蛇紋石玉(臺灣 墨玉)等兩種玉石。
臺灣墨玉雕件 臺灣墨玉與臺灣玉共生雕件 臺灣墨玉的未來展望 根據經濟部礦務局及花蓮玉石業者表示,目前臺灣墨玉在玉石市場相當受歡迎,尤其是中 國大陸等華人地區,對於「玉」質寶石的接受度相當大,這使得臺灣墨玉未來的展望備受期 待,有可能繼臺灣玉之後,成為臺灣主要寶石之一,促進國家經濟發展,也為業者帶來獲利,如 此可達雙贏效果。