一種天藍(lán)色合成尖晶石的寶石學(xué)特征

陳能香,李銳,徐志

(廣東省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測試中心,廣東省珠寶玉石及貴金屬檢測中心,廣東廣州 510080)

一種天藍(lán)色合成尖晶石的寶石學(xué)特征

陳能香,李銳,徐志

(廣東省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測試中心,廣東省珠寶玉石及貴金屬檢測中心,廣東廣州 510080)

近期,作者在檢測過程中發(fā)現(xiàn)一塊天藍(lán)色,不透明的礦物集合體原料,外觀上與針鈉鈣石相似,為了確定該原料的礦物組成和準(zhǔn)確定名,通過常規(guī)儀器測試、紅外光譜儀以及X射線粉末衍射儀等測試對樣品進(jìn)行分析,結(jié)果顯示樣品主要礦物組成為合成尖晶石。利用紫外-可見吸收光譜儀,X射線熒光光譜儀對樣品進(jìn)行測試分析,結(jié)果顯示樣品含有Ca、K、Ni、Al、Si、Cl、Fe、Ti、Y等元素,判斷其致色元素為Fe、Ti、Ni。

合成尖晶石;礦物組成;致色元素

尖晶石是一種常見的中檔寶石,顏色豐富,可有無色、紅色、黃色、褐色、藍(lán)色、綠色等多種顏色。尖晶石自古以來就深受人們喜愛,天然藍(lán)色尖晶石在鑲嵌首飾中常代替海藍(lán)寶石與藍(lán)寶石等。但由于天然藍(lán)色尖晶石品種稀少,所以合成藍(lán)色尖晶石在市場上占有較大份額,是合成尖晶石中最為普遍的品種,并大量應(yīng)用于珠寶、服飾等時尚領(lǐng)域及耐火材料、納米材料等工業(yè)領(lǐng)域[1]。

市場上出現(xiàn)的合成尖晶石多以焰熔法合成為主,也有助熔劑法等合成的,常見的都是單晶體,少見集合體。該種礦物集合體呈天藍(lán)色,顏色外觀與針鈉鈣石相似,容易與其相混淆。為確定該原料的品種,筆者通過常規(guī)寶石學(xué)測試、紅外光譜、X射線粉末衍射、紫外-可見吸收光譜以及X射線熒光光譜等測試方法,對樣品進(jìn)行礦物成分和微量元素的分析。

1 寶石學(xué)特征

本文研究樣品為一塊天藍(lán)色原料,樣品呈不規(guī)則塊狀、不透明、表面未拋光。肉眼觀察,該樣品顏色和外觀與針鈉鈣石相似(圖1a)。顯微鏡下觀察,樣品的平滑面可見“格子狀”構(gòu)造(圖1b、圖1c);斷口處可見八面體晶粒密集規(guī)則排列(圖1d)。

對樣品進(jìn)行常規(guī)寶石測試。采用靜水稱重法進(jìn)行密度測試,得出該樣品的相對密度為3.19;長波紫外光下,樣品呈惰性,短波紫外光下,樣品呈強(qiáng)藍(lán)白色熒光;查爾斯濾色鏡下,樣品不變紅。

圖1 樣品外觀及鏡下特征Fig.1 Apperarance of sample and its features under microscope

2 紅外光譜分析

采用布魯克TENSOR27型傅立葉變換紅外光譜儀對樣品進(jìn)行測試,測試條件:漫反射法,分辨率為8 cm-1,掃描次數(shù)為32次,測試范圍為1800～400 cm-1。

對樣品的不同部位進(jìn)行測試,獲得了峰位相對單一的譜圖,經(jīng)與參考譜圖對比,發(fā)現(xiàn)樣品在900～400cm-1范圍內(nèi)的特征吸收峰與尖晶石的參考譜圖具有很高的相似度(圖2),但鑒于礦物的紅外光譜寬化嚴(yán)重,分辨率低等特點(diǎn),認(rèn)為該樣品僅根據(jù)紅外不能準(zhǔn)確定性,因此,對其進(jìn)行了XRD測試。

圖2 樣品的紅外光譜對比圖Fig.2 Infrared spectra of the sample

3 X射線粉末衍射

采用Rigaku D/MAX-3型X射線粉末衍射儀進(jìn)行測試,測試條件:Cu靶,電壓30k V,電流40m A,掃描步長0.02°。通過將樣品的X射線粉末衍射測試圖譜與PDF-2標(biāo)準(zhǔn)圖譜對比,樣品譜圖與尖晶石(PDF 21-1152)基本吻合(圖3)。

圖3 樣品的X射線粉末衍射圖譜(與尖晶石基本吻合)Fig.3 X-ray powder diffraction pattern of sample

4 紫外-可見吸收光譜

采用廣州標(biāo)旗電子科技有限公司生產(chǎn)的GEM-3000紫外-可見吸收光譜儀(UV-Vis)對樣品的紫外-可見吸收光譜進(jìn)行測試。測試條件:波段范圍240～1000nm,積分時間為130ms,采用反射法測試。紫外-可見吸收光譜顯示,樣品在360～380nm之間有強(qiáng)吸收帶,570～640nm之間有強(qiáng)吸收帶,分別在440nm、764nm處存在弱吸收峰(圖4)。360～380nm和440nm吸收為Fe離子和Ti離子吸收譜, 570～640nm吸收帶為Ni離子吸收譜。因此推斷:樣品的主要致色元素為Fe、Ti和Ni。

5 X射線熒光光譜儀

圖4 樣品的紫外-可見吸收光譜Fig.4 UV-Visible spectrum of the sample

采用Thermo Quant'X能譜儀對樣品的化學(xué)成分進(jìn)行了測定,測定條件:電壓為20k V,電流自動,溫度25℃,測試時間30s。運(yùn)用能量色散型X射線熒光光譜儀對樣品進(jìn)行定性分析,測試結(jié)果顯示,樣品的Ca、K、Ni、Al、Si元素含量較高,另外含有少量的Cl、 Fe、Ti、Y等元素(圖5)。測試結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了樣品的主要致色元素為Fe、Ti和Ni。

圖5 樣品的X射線熒光光譜圖Fig.5 X-ray fluorescence spectra of the sample

6 結(jié)論

根據(jù)常規(guī)寶石學(xué)測試,結(jié)合紅外光譜、X射線粉末衍射、紫外-可見吸收光譜以及X射線熒光光譜測試結(jié)果,得出以下主要結(jié)論:

(1)該原料呈均勻的天藍(lán)色,“格子狀”構(gòu)造發(fā)育,八面體晶粒密集規(guī)則排列,樣品空隙較多,相對密度較低,紫外熒光燈下短波比長波強(qiáng),由此可以推斷樣品為人工合成的。

(2)紅外光譜測試和X射線粉末衍射測試分析結(jié)果表明,該樣品主要組成礦物成分為尖晶石。

(3)紫外-可見光譜和X射線熒光光譜分析結(jié)果表明,樣品的主要致色元素為Fe、Ti和Ni。

(4)結(jié)合其外觀、顯微鏡下特征及光譜分析,綜合判定該樣品為合成尖晶石,其主要致色元素為Fe、Ti和Ni。

[1] 張佳靜.合成藍(lán)色尖晶石的定量表征及其影響因素研究[D].中國地質(zhì)大學(xué)(北京).碩士學(xué)位論文,2012,5.

[2] GB/T 16553-2010,珠寶玉石鑒定。

Gemmological Characteristics of An Azure Synthetic Spinel

CHEN Neng-xiang,LI Rui,XU Zhi
(Guangdong Province Research Center for Geoanalysis;Guangdong Gemstones&Precious Metals Testing Center,Guangzhou,China 510080)

Recently,a piece of azure opaque multimineral aggregate material which is similar to pectolite in appearance was found during detection process by the author.In order to identify its mineral component and to name it correctly,the sample has been analysed through conventional gemological testing,infrared spectroscopy,X-ray fluorescence spectroscopy and X-ray power diffractometry,etc.The result shows that the main mineral component is spinel.Test analysis by ultraviolet-visible spectroscopy and x-ray fluorescence spectrometer shows that the sample contains elements such as Ca,K,Ni,Al,Si, Cl,Fe,Ti and Y.It is estimated that the coloring elements of it are Fe,Ti and Ni.

synthetic spinel;mineral component;coloring element

TS933

A

1673-1433(2015)06-0056-04

2015-08-15

陳能香(1987-),女,寶石及材料工藝學(xué)專業(yè),主要從事珠寶鑒定工作。

李銳,郵箱:113127434@qq.com

陳能香,李銳,徐志,等.一種天藍(lán)色合成尖晶石的寶石學(xué)特征[J].超硬材料工程,2015,27(6):56-59.