河北宣化的战国红玛瑙是一种隐晶质的石英岩,具有浓郁纯正的红色、黄色和复杂多变的条带。本文利用偏光显微镜、阴极发光、电子探针、X射线粉晶衍射、场扫描电镜能谱分析、紫外可见分光光度计、激光拉曼光谱、差热分析等测试手段对河北宣化战国红玛瑙的致色机理进行了研究。电子探针实验数据显示宣化战国红玛瑙中Na、Ca、K、Fe、Mn等微量元素氧化物的存在;X射线粉晶衍射和激光拉曼光谱则显示宣化战国红玛瑙的化学成分中除了含有石英之外,还有斜硅石、赤铁矿、针铁矿、软锰矿和水锰矿等矿物。在所有样品中,不同结构的战国红玛瑙中几乎都含有斜硅石,而斜硅石的含量变化梯度比较大,所测样品中斜硅石含量最低为16.03%,最高可达81.18%。差热分析结果表明宣化战国红玛瑙有不足1%的水。紫外可见分光光分度计实验数据显示宣化战国红玛瑙中白色吸收比较均匀,红色、黄色对可见光有明显的选择性吸收,黑色玛瑙对不同波长可见光的吸收相对均匀。由以上结果得出宣化战国红玛瑙由微量元素和点状包裹体致色。含有Na、Ca元素的石英呈白色;赤铁矿使玛瑙呈现红色,针铁矿导致黄色,两者共同存在时可产生橙色;软锰矿导致黑色,褐锰矿导致褐黑色,两者与针铁矿共存出现黄褐色,较多致色矿物可使战国红玛瑙的颜色加深。宣化战国红玛瑙颜色的深浅程度与其中各矿物含量的高低有关:石英含量越高,玛瑙颜色越浅;致色矿物含量越高,玛瑙颜色越深。矿物显色性也会影响战国红玛瑙颜色的深浅:如赤铁矿显色性高于针铁矿,等量赤铁矿的红色比针铁矿的黄色更深。宣化战国红玛瑙的颜色还与其本身斜硅石含量存在一定的相关性:颜色鲜艳程度高的红色及颜色偏深的褐黑色宣化战国红玛瑙其斜硅石含量相对较高;蓝色、紫色、粉色宣化战国红玛瑙均有中等含量的斜硅石。宣化战国红玛瑙的围岩为粗面安山岩,具有典型的多色条带结构和晶洞。根据地质背景可推测:河北宣化的战国红玛瑙是在中低温热液条件下形成的。Fe、Mn元素来源于当地的铁锰矿床,它们是由富含Si O₂的热液流体携带至玛瑙矿床的。针铁矿可由液相沉淀结晶而成,赤铁矿可由后期热液温度升高、针铁矿脱水重构形成,而软锰矿与褐锰矿可由锰的水化物脱水氧化形成。