緬甸琥珀的化學(xué)成分分析

黃睿，邢秋雨，祖恩東

(昆明理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，昆明650093)

琥珀，天然的晶瑩剔透，輕盈溫和，具有渾然天成的古樸莊重之美，又不失其本身的靈動(dòng)，富有生機(jī)，頗受人們的喜愛，是寶石界中最輕盈的寶石。王瑛等[1－4]測試了緬甸琥珀的寶石學(xué)特征，認(rèn)為不能簡單的依據(jù)常規(guī)寶石學(xué)特征來區(qū)分緬甸琥珀與其仿制品;謝祖宏等[5－8]分析了緬甸琥珀在4 000～400 cm－1范圍內(nèi)的紅外圖譜特征;吳文杰等[9－11]研究了琥珀的激光拉曼光譜，對在3 200～400 cm－1范圍內(nèi)出現(xiàn)的拉曼譜峰歸屬進(jìn)行了指派;也有研究者調(diào)查了琥珀的市場價(jià)值，認(rèn)為琥珀的國際市場正在形成，國內(nèi)市場很有潛力[12－15]。

近年來，由于中國珠寶市場的潛力被深度開發(fā)，國內(nèi)對于琥珀需求量的不斷提高，使得琥珀的價(jià)格在以每年100%的比例持續(xù)上漲，這也讓琥珀的科學(xué)研究價(jià)值在不斷上升，緬甸琥珀則隨之成為中國琥珀市場的新寵。筆者用X射線衍射法(XRD)、X射線光電子能譜法(XPS)及電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP－AES)測試了緬甸琥珀的成分特征、主要組成元素及其微量元素的含量，以期作為緬甸琥珀的又一鑒定依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)方法

9顆緬甸琥珀樣品M1～M9(圖1)，由云寶齋王躍生先生提供。

采用寶石顯微鏡、折射儀和紫外熒光燈測試了緬甸琥珀樣品的常規(guī)寶石學(xué)特征。

圖1 緬甸琥珀樣品Fig.1 Myanmar amber samples

采用德國D8 ADVANCE多晶X射線粉末衍射儀及MDI jade 5軟件，測試分析緬甸琥珀樣品的成分特征。測試條件:Cu靶(λ=0.154 06)，固體探測器，工作電壓為40 kV，工作電流為40 mA，掃描范圍為2θ=0°～60°。

采用日本島津/Kratos AXIS－ULTRA DLD型X射線光電子能譜儀測試樣品的主要組成元素。取部分緬甸琥珀樣品研磨成粉狀，過0.076 mm(200目)篩，將樣品粉末均勻撒在雙面膠上并固定在樣品臺(tái)，測試條件:掃描能量范圍0～1 200 eV，步長為1 eV，分析器通能為187.0 eV，掃描時(shí)間為2 min;定量分析測試條件:掃描能量范圍為150～550 eV，掃描步長為0.05 eV，分析器的通能為89.25 eV，收譜時(shí)間為5～10 min。

采用美國VARlAN公司生產(chǎn)的VISTA PR電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(ICP－AES)，測試樣品的微量元素相對含量。取0.5 g琥珀樣品粉末置于聚四氟乙烯消解罐內(nèi)，加入5 mL硝酸和5 mL鹽酸搖勻密封并消解，冷卻后低溫加熱至產(chǎn)生白煙，再次冷卻后轉(zhuǎn)移到50 mL容量瓶中，用超純水定容到50 mL，測試條件:氣源為氬氣，氬氣冷卻氣流量15 L/min，輔助氣流量1.5 L/min，射頻功率為1.2 kW，霧化器200 kPa。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 寶石學(xué)特征

測試了9顆緬甸琥珀樣品，其寶石學(xué)性質(zhì)見表1。

表1 緬甸琥珀樣品常規(guī)測試寶石學(xué)特性Table 1 Conventional gemological characteristics of Myanmar amber samples

緬甸琥珀的顏色多為紅褐色及黃褐色，其原石的透明度較低;折射率為1.54～1.55;在長波紫外熒光燈下，緬甸琥珀有強(qiáng)的藍(lán)紫色熒光;緬甸琥珀內(nèi)部具有波動(dòng)感的云霧狀流紋。

2.2 X射線衍射分析

從緬甸琥珀的X射線衍射圖譜(圖2)可以看出，在10°～30°間存在一處強(qiáng)而寬的衍射峰，為有機(jī)物的典型衍射峰，說明非晶態(tài)成分占主體，結(jié)合MDI jade 5軟件中PDF卡片可以確定，此種琥珀中主要含有C9H8O3、C10H12O2、C8H10O等多種有機(jī)物。

除有機(jī)物的典型衍射峰以外，還存在Fe4Cu3、Al2Fe、CuAl2晶體衍射峰，說明緬甸琥珀中含有Fe4Cu3、Al2Fe、CuAl2這幾種金屬化合物。金屬化合物衍射峰是緬甸琥珀的成分特征。

圖2 緬甸琥珀樣品的X射線衍射圖譜(M2號(hào)樣品)Fig.2 X-ray pattern of Myanmar amber(Sample M2)

2.3 X射線光電子能譜分析

用XPS對緬甸琥珀進(jìn)行定性及定量分析。定性分析得出樣品的XPS全掃描圖譜(圖3)，圖譜中有代表C、O、N、S元素主譜線的C1s、O1s、N1s、S2p處的光電子峰。其中C1s、O1s處的光電子峰強(qiáng)度大、峰寬小，對稱性好，說明緬甸琥珀的主要組成元素為C、O;S2p、N1s處光電子峰強(qiáng)度都比較弱，說明緬甸琥珀中N、S元素含量低或者不含N、S元素，并且圖中C1s峰強(qiáng)度大于O1s峰強(qiáng)度，說明C元素含量要高于O元素含量。定量分析得出緬甸琥珀中元素C為70.58%，O為22.59%，相對含量高;N、S元素相對含量低，分別為1.22%、1.62%。

圖3 緬甸琥珀樣品(M7)的XPS全掃描譜圖Fig.3 XPS full scan spectra of Myanmar amber(Sample M7)

2.4 電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜分析

從表2可知，緬甸琥珀微量元素平均含量(wB/10－6)Al 223.0、Fe 350.4、Ca 39.4、Mg 35.9、Cu 127，其中Al、Fe、Cu的含量相對高于Ca、Mg的含量，此結(jié)果與前述X射線衍射分析測試結(jié)果一致。

3 結(jié)論

(1)緬甸琥珀的顏色多為紅褐色及黃褐色，其原石的透明度較低;折射率為1.54～1.55;在長波紫外熒光燈下，有強(qiáng)的藍(lán)紫色熒光;琥珀內(nèi)部具有波動(dòng)感的云霧狀流紋。

(2)緬甸琥珀中主要含有C9H8O3、C10H12O2、C8H10O等多種有機(jī)物，還含有Fe4Cu3、Al2Fe、CuAl2這幾種金屬化合物。

(3)緬甸琥珀中元素的相對含量C為70.58%，O為22.59%，N為1.22%，S為1.62%。

(4)緬甸琥珀中含有Al、Fe、Ca、Mg、Cu微量元素，且整體含量較高，其中Al、Fe、Cu高于Ca、Mg。

表2 緬甸琥珀微量元素的RSD測試結(jié)果(M3號(hào)樣)Table 2 RSD of trace elements in Myanmar amber(Sample M3)

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