摘要
本文选取了来自日本西海岸的新潟（Niigata）、糸鱼川（Itoigawa）、若樱（Tottori）、鸟取州（Wakasa）的翡翠样品，对其颜色成因和矿物相进行研究。
来自糸鱼川的白色翡翠近乎于纯硬玉，其硬玉含量超过98%；绿色翡翠的硬玉含量为82%-98%，CaO的占比约为5wt%，其颜色主要来自于Fe和Cr；紫色翡翠的硬玉含量在93%-98%，富含TiO2和FeO，MnO较少；蓝色翡翠的硬玉含量在93%-97%，TiO2的浓度最高可占0.65wt%，若樱出产的蓝色翡翠的硬玉含量在91%-97%，TiO2的浓度与前者类似。
相比于缅甸、危地马拉和俄罗斯的样品，日本翡翠中的紫-蓝紫-蓝色翡翠中的大离子亲石元素（Sr、Ba）和场强元素（Zr、Nb）含量高于绿色翡翠，白色和黑色翡翠的稀土元素含量相对较低。
据文献记载，位于糸鱼川的姬河（HimeRiver）上游的小瀧（Kotaki）是日本第一个发现硬玉岩的地区，该地区位于晚古生物俯冲带范围内的高压低温变质带，洋壳俯冲造成了蓝片岩-榴辉岩变质作用，潜没区域的流体也是促使翡翠形成的重要原因。使用锆石U-Pb定年法测量当地的硬玉-钠沸石，测得硬玉的年龄大约为±17Ma。
产自糸鱼川的翡翠原石，重40.5kg，高39cm，宽26cm。
历史
世界上最早的翡翠制品出现在中美洲，即如今的墨西哥及危地马拉地区，在奥尔梅克时期、玛雅时期、阿兹特克时期「均为中美洲古文明时期——译者注」都有翡翠的身影。中美洲的翡翠文化起源于公元前年，直至16世纪被西班牙殖民后逐渐没落。
日本的翡翠文化起源于绳文时代「日本新石器时代——译者注」的糸鱼川。在绳文时代中期，日本的翡翠雕刻及交易就十分普遍了。在绳文时代后期，日本的玉雕技术逐渐革新，磨珠等粗糙的工艺被渐渐淘汰。在弥生时期「日本古代使用弥生式陶器的时代——译者注」，勾玉「源于春秋战国，后流传到日本、朝鲜——译者注」开始流行起来。
相传，在8世纪时，古越国（如今的新滹地区）被一位美丽的女皇统治，这位女皇随身佩戴的饰物就是一枚绿色翡翠勾玉。古越国不仅出产玉石，还与日本其他地区建立了繁荣的贸易往来。从古墓中发现的陪葬品来看，翡翠勾玉不仅是一种装饰品，更是财富与声望的象征。
这是一副使用糸鱼川翡翠所制成的马赛克拼画，绘制的是古越国的女皇佩戴翡翠勾玉的画像。
在大和时代（公元3-7世纪），延续了数千年的翡翠文化逐渐衰退，于6世纪消亡。
直到一千多年后的年，在小瀧地区重新发现翡翠。次年，东北大学的研究员川野对这些翡翠样本进行研究并发表，在小瀧和桥立（Hashidate）地区发现了翡翠。
年起，这些地方被设立为保护区，不允许开采，仅河道口及河流中可发现翡翠次生矿，因此市场上难得一见。
年9月，日本矿物学科学协会将糸鱼川出产的翡翠选作日本的国石。
糸鱼川的翡翠分布在姬河上游的小瀧地区，出现在蛇纹岩的断层中，呈块状。小瀧和桥立是宝石级翡翠的主要产地，其产出的翡翠以白色最为常见，其次是绿色、紫色、蓝紫色和蓝色。
产地
日本海峡位于太平洋板块与亚欧板块的边界，受太平洋板块俯冲作用，形成了低温高压环境。
日本共有八个翡翠产地，其中产自西海岸的翡翠的硬玉含量普遍较高，可达90%以上。其他地区出产的翡翠硬玉含量很少超过80%，多由有大量的钠长石、蓝晶石、方沸石和50%左右的硬玉共同组成。
日本硬玉的八个产地，其中宝石级翡翠产地位于新滹、糸鱼川。
莲华-三郡范围带
（RengeandSangunBelt）
莲华-三郡范围带的产地以糸鱼川为代表，由蛇纹岩、变质沉积岩、斜长角闪岩和异剥钙榴等混合组成。宝石级的翡翠仅在糸鱼川的小瀧和桥立产出，呈块状，原石大小不一。小瀧地区的硬玉岩呈现同心环带结构，以蛇纹石为主，由钠长石岩（或石英）、白色硬玉、绿色硬玉、富钠钙闪石等形成边缘。麻绩（Omi）出产的翡翠具有典型的层状结构，粗晶体层和细晶体层交替出现，常有紫色翡翠产出。糸鱼川出产的翡翠以白色为主，少有绿色，目前未发现过透明度高的绿色翡翠。
在日本西部的鸟取、若樱地区以出产蓝色翡翠而闻名，但产量极少。和莲华-三郡地区类似，翡翠出现在蛇纹岩与变辉长岩中，呈脉状。该地区的翡翠原石多经过风化，但质地紧密。大部分为蓝紫色、紫色及乳白色，含有含有钠长石，石英，绿泥石等矿物。
北海道
北海道位于日本岛北部，由北向南有一条高压变质带——神居古潭（Kamuikotan）范围带。在旭川区（Asahikawa）的蛇纹岩群中，有极少量硬玉含量在80%以上的翡翠，大部分硬玉含量均不足50%，其中含有的多种矿物降低了翡翠的透明度，使其难以与周围绿色柱状的绿片岩相钠长石相区分。
三波穿双范围带（Sanbagawa）
在埼玉州（Saitama）的关东山中有两处翡翠产地，寄居（Yorii）和秩父（Chichibu），在该范围带发现的翡翠伴生有蛇纹石或阳起石，与北海道翡翠类似，无法与周围的变质岩相区分。在静冈县（Shizuoka）的辉长岩中也有翡翠，呈脉状。该范围带出产的翡翠无法被用作首饰。
高知（Kochi）和长崎（Nagasaki）
高知县的蛇纹岩中有少量翡翠产出，伴生有灰色石英岩、绿纤石和蓝晶石。该产地的翡翠中硬玉含量低于60%，且不透明，因此视觉上无法与普通硬变质岩进行区分。长崎翡翠的硬玉含量大多低于50%，只有少数在80%以上。
样品来源
为了检测日本翡翠各颜色品种，我们收集了糸鱼川和若樱的39块翡翠样本，包括了白色、绿色、深绿色、紫色、蓝紫色、蓝色和黑色等等。标本来自三个产地：糸鱼川的小瀧（32个）和桥立（5个）以及若樱（2个）。
为了比较它们的光学特征、岩石学结构和地球化学特征与其他产地的不同，我们选择了来自俄罗斯乌拉尔地区的白色、绿色翡翠（4个）；产自危地马拉的深黄绿色、紫色翡翠（6个）；来自缅甸克钦（Kachin）的白色、绿色、紫色翡翠（38个）进行对比。
A：产自日本糸鱼川的勾玉（25.51-63.88ct）
B：产自日本糸鱼川的各种颜色、块状的翡翠原石（15.3-.2g）
C：来自缅甸克钦的绿色、紫色翡翠样品（4.75-15.45ct）
D：来自危地马拉的灰绿色、紫色翡翠原石（-g）
E：来自俄罗斯乌拉尔的一块绿色翡翠原石（g）和两块抛光过的半透明至不透明翡翠（.08-5.93ct）
宝石学特征
产自日本糸鱼川的翡翠原石普遍为次生矿，呈卵石状，有河流侵蚀痕迹。表面粗糙、有白色闪光物和风化痕迹，无棕色石皮。主要颜色为白色，有绿色不均匀分布其中。硬度、密度均较大，半透明至不透明，晶体颗粒较粗。
目前发现的最大原石产自桥立，重吨。在大海沟带博物馆（FossaMagnaMuseum）中有一块来自小瀧的翡翠原石，重4.6吨。该翡翠原石中的白色、绿色部分为硬玉，黑色部分为纤维状角闪石，其中部分绿色区域可达半透明。在原石的断层中有葡萄石、针钠钙石和沸石等，形成白色矿物填充。
左：糸鱼川的大海沟带博物馆展出的4.6吨重翡翠原石。
中：在糸鱼川发现的一个重30公斤的紫色翡翠原石，浅紫色呈不均匀分布。
右：沿糸鱼川海岸发现的卵石形翡翠原石，长度在2-15cm。
日本所产出的紫色翡翠大多颜色不均，半透明至不透明，质地较细。蓝色翡翠的颜色跨度较大，多为卵石状，半透明至不透明，质地粗细不均。
糸鱼川和若樱的翡翠样品点测折射率为1.65-1.66。SG值范围为3.10-3.35。绿色翡翠样品在长波（nm）和短波（nm）紫外灯下均呈现惰性；紫色翡翠则比缅甸紫色翡翠显示出更强的红色荧光，缅甸紫色翡翠在长波紫外灯呈微弱红色荧光；蓝色翡翠在长波和短波紫外灯下均为惰性。分光镜下观察，所有翡翠在，和nm处均有弱吸收线。另外，糸鱼川的绿色翡翠在nm显示非常明显的吸收线；紫色翡翠在和nm处显示出弱吸收带，在nm处呈现窄带；蓝色翡翠显示出从光谱的黄色到红色部分的宽吸收带，以及在nm处的弱的吸收窄带。
此次选择的危地马拉翡翠样品有灰色、暗绿色、白色、蓝色、紫色。绿色翡翠多为半透明至不透明，晶体颗粒大多较细，也有部分颗粒较粗。危地马拉翡翠中的“奥尔梅克蓝（OlmecBlue）”的颜色为蓝紫色和白色不均匀混合，半透明至不透明，颗粒细腻，其颜色分布与日本的紫色、蓝色翡翠类似。
从俄罗斯乌拉尔出产的翡翠为深浅不同的绿色。颜色比日本翡翠分布更均匀，价值也更高。半透明至不透明，质地细至中等，肉眼可见磁铁矿形成的黑色斑点。
岩矿分析
将糸鱼川的白色、绿色翡翠切片，在平面偏振光下观察，白色区域内是无色白透明翡翠晶体，大小约为0.05-0.3mm，隐晶质。在正交偏光下，表现出高、低阶干涉色。在平面偏振光下，偶尔可观察到淡绿色的矩形硬玉晶体颗粒，直径超过2mm。这种绿色翡翠呈柱状变晶结构，形成于无高压变质作用。拉曼光谱显示在脉层中有针钠钙石和葡萄石等矿物填充。
糸鱼川翡翠的显微镜图像。左图像为平面偏振光下、正交偏光下正确的图像。JD，Preh，VES，和Ti分别指代翡翠、葡萄石、火山石、沸石、榍石。
在平面偏振光下观察，糸鱼川的紫色翡翠颗粒几乎无色，半透明至不透明，颗粒晶体细小，直径在0.1-0.3mm，柱状变晶结构。
在蓝色翡翠样品中，蓝色的面积多于白色，颜色融合性较好。半透明，颗粒细小（0.1-0.5mm），呈粒状变晶结构、糜棱结构。共生矿物有沸石、榍石，但榍石并非蓝色的致色原因。
糸鱼川的翡翠成因被认为是从水液矿物中直接沉淀，通过流体产生的完整交代变质岩石。
缅甸的绿色、紫色翡翠样品显示其中含有角闪石、钠长石、钠铬辉石、霞石、正长石，少见火山石。危地马拉的绿色、紫色翡翠样本显示，其中含有钙铝榴石、长石、金红石。俄罗斯翡翠中含有磁铁矿和方沸石。
糸鱼川翡翠原石的拉面光谱图。红色区域对应硬玉，暗绿色对应角闪石（镁闪石），蓝色对应葡萄石。图像显示硬玉、角闪石呈颗粒状混合在基底中，而葡萄石则呈脉状分布。
紫外-可见光谱分析
对来自糸鱼川和若樱地区的绿色、紫色、蓝紫色、蓝色翡翠晶片上进行了UV-Vis吸收光谱测试。在样品的相似颜色的区域进行化学分析，以确认每种致色元素的浓度。
来自糸鱼川的绿色样品的UV-Vis光谱显示了Cr和Fe致色的绿色翡翠特征：nm窄吸收带，和nm处有两个Cr3?相关的弱肩，nm处的Fe3?窄吸收带。
来自糸鱼川的紫色样品的UV-Vis光谱。以和nm为中心的两个宽吸收带对应于Mn和Ti-Fe电荷转移，在nm处也存在窄吸收带。反映了紫色翡翠的致色元素是低Mn（18ppma）高Ti（ppma）和Fe（ppma）的组合。
来自糸鱼川的蓝色样品的UV-Vis光谱。在至nm有非常宽的吸收带，与缅甸紫色翡翠中观察到的和nm处的Mn相关的吸收带重叠。发色团Ti和Fe分别在和ppma处显示出显着的浓度，这种翡翠的蓝色可能主要是由于Ti??，Fe2?电荷转移。
绿色缅甸翡翠的紫外-可见光谱显示了、和nm处的特征铬线和nm处的Fe3?窄吸收带。Cr3?和Fe3?相关特征与日本绿翡翠的光谱重叠，但由于其颜色饱和度和透明度高，吸收强度要高得多。
紫色缅甸翡翠显示出与Mn3?有关的nm宽吸收带。
灰绿色危地马拉翡翠在nm处的Fe3?窄吸收带，未检测到Cr3?吸收。
紫色危地马拉翡翠的光谱显示出以和nm为中心的多个宽吸收带，在nm处为弱的窄吸收带。与Mn3?，Ti??，Fe2?和Fe3?相关的吸收特征通常与日本翡翠中观察到的条带重叠。
绿色俄罗斯极地乌拉尔翡翠在-nm范围内显示出Fe3?带和强多重铬线，这种组合通常产生高度饱和的绿色。Cr（最高2ppma）的浓度远高于日本绿色翡翠。
化学分析
根据日本、危地马拉、俄罗斯的样品分析，结果如下图。
这种辉石的分类方法是依据在不同的类质同晶取代关系中，硬玉和其他化学成分的辉石的关系。
通过电子探针分析的来自日本、危地马拉和俄罗斯的翡翠的主要成分。
白色翡翠
日本的白色翡翠属于单斜辉石，近乎于纯硬玉。所有的分析点都显示Xjd=98mol.%。而CaO,MgO,andFeOtot含量低于其他颜色的翡翠（分别是0.26wt%，0.12wt%，和0.44wt%）。Cr2O3，MnO，K2O，和NiO均低于检测的下限。TiO2（0.03wt%）比其他产地的紫色、蓝色翡翠分析值要低。
LA-ICP-MS检测出白色翡翠中有19种常见微量元素（Li,Mg,K,Ca,Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Cu,Sc,Ni,Zn,Ga,Se,Sr,Zr）。还有其他的微量元素略高于检测限（B,Rb,Y,Nb,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu,Hf,Ta,W,Th,andU）。虽然糸鱼川的白色翡翠相比于绿色、蓝色、黑色翡翠来说，一般具有较低的Mn和Ca，几乎所有的微量元素含量都高于缅甸的白色翡翠。
绿色翡翠
电子探针分析了四块绿色翡翠的Fe含量，从0.22wt.%至0.wt.%，Cr含量从0.01–0.57wt.%，MgO(0.16–2.83wt.%)和CaO(0.24–4.18wt.%)含量较高，其中硬玉含量XJd=98.7to82.4。糸鱼川的翡翠标本中发现，晶体集合体与离散单矿物颗粒的主要元素组成会略有不同。综上，绿色翡翠也是较纯的硬玉，其中某些离散单矿物颗粒会更偏向绿辉石，但仍可归为翡翠。
这张三元图为翡翠（JD）——霓石、钠铬辉石（Ae+Ko）——钙铁镁辉石（透辉石+辉石+钙铁辉石）的化学浓度数据
日本的13个绿色的标本展现了在俯冲带大离子亲石元素的显著运动，如Li,B,K,Sr,Ba，以及一些被认为是难熔的元素，如稀土元素（La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy，Ho，Er，Tm，Yb，Lu）和HF，Ta，W，Tl，Pb，Th和U。Mg和Ca的含量也比较高，从到ppmwMg（平均ppmw）和至82ppmwCA（平均ppmw）。Mg和Ca的含量在深绿色的部分更高，这表明，深绿色的部分的绿辉石成分多余翡翠（除了Li和Ga）。为了建立一个能把绿辉石和硬玉区分开的化学指纹图谱，我们绘制了主要和次要元素两种不同的组合，根据Al／Fe和Ca／Na的化学浓度不同来区分两种玉石。
Al/Fe与Ca/Na的化学指纹图谱表明，根据化学浓度，翡翠（Jd）与绿辉石（Omp）的分别。尽管这里绘制的数据是从LA-ICP-MS分析中收集的，但这种类型的图也可以适用于EDXRF或电子微探针数据。
通过比较可知，绿色日本翡翠的Li,B,Mg,K,Ca,Ni,Sr含量高于缅甸绿色翡翠，过渡金属元素Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co则在同一范围内。俄罗斯翡翠和危地马拉翡翠的Ti和Fe较高。俄罗斯翡翠的铬含量（ppmw，平均ppmw）是所有样品中最高的。
电子探针对紫色翡翠样本进行了分析，发现了其中的TiO2(0.wt.%)和FeOtot(0.wt.%)含量较高，而MnO含量较低（0.wt.%）。日本翡翠的紫色成因应与Mn3?、Ti??、Fe2?有关。MgO(0.wt.%)和CaO(1.wt.%)含量相对较低。
LA-ICP-MS在所有的紫色翡翠中都能检测到明显偏高的Ti和Fe。其他金属元素，如Li,B,K,Sr,Ba和稀土元素等，也比日本同地质源的白色和绿色翡翠要高。危地马拉的紫色翡翠有着相似的紫罗兰色调，也显示出了高浓度的Ti和稀土元素。但过渡金属离子V、Cr、Co均低于检出限，因此其紫色较浅。在高压组合中未检测到Ti，可能和糸鱼川的硬玉有着同样的共生矿物（角闪石、长石、硬柱石）。
来自糸鱼川的6块蓝色翡翠样品和来自若樱的2块蓝紫色翡翠样品都有着较高的TiO2,其含量可高达0.and0.wt.%，在蓝色较浓的区域可对应。在浅蓝色区域，CaO的含量(0.6%to1.4wt.%)比白色区域略高。日本翡翠中，蓝紫色和紫色区域有着较高的Ti含量（糸鱼川的绿色翡翠中可高达ppmw，若樱的蓝紫色翡翠中可高达ppmw），及丰富的Fe（ppmw）。大部分的稀土元素含量高于紫色翡翠。
为了比较不同颜色的日本翡翠中微量元素的不同，我们研究了他们的稀土元素球粒陨石标准化模式和原始地幔标准化微量元素模式。图17和18显示了来自糸鱼川的白色、黑色、绿色、紫色和蓝色翡翠的稀土元素和重金属元素的平均数据，以及2块来自若樱地区的蓝紫色标本。
日本翡翠中的紫色、蓝紫色和蓝色样品显示其稀土元素含量高于绿色、白色、黑色翡翠。在所有颜色中，轻稀土元素(LREE:La,Ce,Nd,andSm)要多于重稀土元素（(HREE:Eu,Gd,Dy,Y,Er,Yb,andLu)。在这个稀土元素球粒陨石标准化模式中可以看出，日本的紫色、蓝紫色和蓝色翡翠以高LREE／HREE、低Eu为特征。
不同颜色的日本翡翠的球粒陨石标准化的稀土元素（REE）模式。
不同颜色的日本翡翠的原始地幔标准化重金属微量元素模式。
有趣的是，原始地幔标准化重金属微量元素模式显示了所有颜色的日本翡翠的大离子亲石元素（LILE：Sr，Ba）都有着强烈的正异常，以及高场强元素（HFSE）Zr、Nb。这个结果证实了糸鱼川地区的翡翠形成于俯冲带形成的流体有关，其中富含由流体带入的独特的LILE1和HFSE2，这些元素又变回蛇纹石化橄榄岩。
通过比较，俄罗斯的白色、绿色翡翠的稀土元素含量和重金属元素含量最高。日本和缅甸的绿色翡翠较为接近。缅甸的白色翡翠中的稀土元素和重金属元素含量最低。
在紫色和蓝色的样品中，危地马拉翡翠有着最高的稀土元素和重金属元素含量。日本翡翠和缅甸翡翠可以通过稀土元素球粒陨石标准化和原始地幔标准化重金属微量元素模式进行区分。
结论
1、日本翡翠原石多为卵石状，无棕色石皮。主要为白色，硬玉成分较高，其他颜色如绿色、紫色、紫蓝色等通常分布不均匀。
2、岩矿分析结果表明，日本翡翠由长方-半正方形棱柱晶体和粒状单晶的聚集体组成。断裂处常有细脉状针钠钙石、葡萄石、方沸石等，次要组成矿物为火山石、榍石。
3、电子微探针的定量分析表明，白色翡翠接近纯翡翠（Xjd=98%）。绿色翡翠在Xjd=82%-98%，和XAeg=2%–8%的范围内，致色元素是Fe和Cr。紫色翡翠致色元素是较高的Ti、Fe和较低的Mn组合形成。在蓝色翡翠中，Ti??、Fe2?的电荷转移在着色方面发挥了重要作用。
4、LA-ICP-MS分析检测19种微量元素。紫色、蓝色（包括蓝紫色）翡翠与绿色翡翠相比含较多稀土元素，而白色和黑色翡翠稀土元素含量最低。
研究证实：产自日本糸鱼川地区的翡翠与缅甸、俄罗斯的绿色翡翠具有类似的宝石学性质，如折射率、比重、吸收光谱等。危地马拉的灰绿色翡翠不含Cr元素，日本和危地马拉的紫色翡翠显示出相似的颜色成因。薄片分析显示，缅甸翡翠中含有钠铬辉石、角闪石、钠长石、霞石、和火山石；俄罗斯翡翠普遍含有磁铁矿和方沸石；危地马拉翡翠含有钙铝榴石，钠长石，金红石等。稀土元素在危地马拉翡翠中含量较高，缅甸翡翠中含量较低。日本翡翠中特征性的微量元素和包裹体种类有助于确定其产地。
文
GIA
编译
Verro
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