一類綠松石仿制品的寶石學(xué)特征研究

陳全莉， 艾蘇潔， 王謙翔， 劉銜宇， 2， 3*， 丁欣榮， 尹作為

1. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)珠寶學(xué)院， 湖北 武漢 430074

2. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地球物理與空間信息學(xué)院， 湖北 武漢 430074

3. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地球內(nèi)部多尺度成像湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 湖北 武漢 430074

一類綠松石仿制品的寶石學(xué)特征研究

陳全莉1， 艾蘇潔1， 王謙翔1， 劉銜宇1， 2， 3*， 丁欣榮1， 尹作為1

1. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)珠寶學(xué)院， 湖北 武漢 430074

2. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地球物理與空間信息學(xué)院， 湖北 武漢 430074

3. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地球內(nèi)部多尺度成像湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 湖北 武漢 430074

綠松石； 綠松石仿制品； 紅外吸收光譜； X粉晶衍射； 頑火輝石

引 言

綠松石作為中國(guó)四大玉石之一， 是深受人們喜愛(ài)的寶玉石品種。 近年來(lái)， 由于綠松石資源短缺， 顏色鮮艷、 質(zhì)地優(yōu)良的綠松石十分少見(jiàn)， 2014年高品質(zhì)綠松石的市場(chǎng)價(jià)已達(dá)3 000元·g-1。 為了緩解優(yōu)質(zhì)綠松石的供需要求， 綠松石仿制品的種類亦日益增多。

綠松石的仿制品由來(lái)已久， 早期主要以染色壓制碳酸鹽為主， 后期陸續(xù)出現(xiàn)天然礦物的綠松石仿制品， 如染色磷鋁石、 染色玉髓以及染色菱鎂礦等， 這些仿制品普遍不具有天然綠松石的顏色和結(jié)構(gòu)特征， 物理和光學(xué)性質(zhì)與天然綠松石也有較大差異。 此外， “合成”綠松石在市面上也大量涌現(xiàn)。 1972年由吉爾森公司生產(chǎn)的“合成”綠松石面市， 被認(rèn)為是原材料再生產(chǎn)的產(chǎn)品， 而不是真正意義的人工合成品； 吉爾森法“合成”綠松石采用了制陶瓷的工藝過(guò)程， 生產(chǎn)出的“合成”綠松石結(jié)構(gòu)單一， 具碎斑狀、 角礫狀構(gòu)造， 放大可見(jiàn)“麥片粥”效果[1-5]。 我國(guó)采用現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)對(duì)綠松石的性質(zhì)進(jìn)行研究起源于20世紀(jì)80年代， 主要通過(guò)常規(guī)寶石學(xué)測(cè)試方法對(duì)綠松石及其仿制品的表面顯微特征、 物理、 力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了對(duì)比研究； 陳全莉等[2-3]則通過(guò)紅外吸收光譜儀對(duì)綠松石優(yōu)化處理品及綠松石仿制品的紅外光譜進(jìn)行了系統(tǒng)研究， 得出不同種類綠松石仿制品及綠松石優(yōu)化處理品與天然綠松石的紅外光譜顯著不同， 紅外光譜是鑒別天然綠松石及其仿制品與優(yōu)化處理品的一種無(wú)損有效的測(cè)試手段。

近期， 市場(chǎng)上出現(xiàn)了一類新型的綠松石仿制品， 該類仿制品主要以手串、 手鏈及觀賞石銷售， 顏色主要為白色、 綠色和藍(lán)色， 結(jié)構(gòu)細(xì)膩， 克價(jià)5～30元不等， 與天然綠松石較為相似， 目前對(duì)這類綠松石仿制品的礦物組成成分、 寶石學(xué)性質(zhì)等尚缺少系統(tǒng)研究。 本研究選取該類綠松石仿制品的典型樣品進(jìn)行常規(guī)寶石學(xué)測(cè)試、 紅外吸收光譜及XRD粉晶衍射分析， 旨在揭示這類綠松石仿制品的主要礦物組成和結(jié)構(gòu)特征， 對(duì)這類綠松石仿制品的鑒別提供科學(xué)依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

所用綠松石仿制品樣品均購(gòu)自于廣州荔灣廣場(chǎng)， 主要包括灰白色系和藍(lán)色系仿鐵線綠松石樣品(圖1)。 樣品多呈蠟狀-土狀光澤； 不透明， 質(zhì)地較細(xì)膩， 寶石學(xué)參數(shù)見(jiàn)表1。

常規(guī)寶石學(xué)測(cè)試顯示， 該類綠松石仿制品表面均具有角礫狀構(gòu)造， 其中， 藍(lán)色樣品表面可見(jiàn)明顯的深藍(lán)色顆粒外觀(圖2)， 白色樣品表面見(jiàn)黑色點(diǎn)狀物質(zhì)， 四塊樣品的鐵線均呈淺棕黃色， 分布形態(tài)單一， 鐵線粗細(xì)均勻， 浮于表面。 藍(lán)色綠松石仿制品樣品多為蠟狀光澤， 白色樣品多呈土狀光澤， 藍(lán)色樣品折射率在1.54～1.56， 白色樣品折射率在1.57～1.58。 此外， 四塊樣品在紫外熒光下均有特征的熒光現(xiàn)象， 短波紫外熒光燈下四塊樣品均為淺藍(lán)紫色熒光， 長(zhǎng)波下均呈強(qiáng)藍(lán)白色熒光， 樣品上的“鐵線”在在長(zhǎng)波下均呈明亮的白色熒光。

圖1 綠松石仿制品樣品

標(biāo)本形狀顏色光澤折射率(點(diǎn))紫外熒光表面特征相對(duì)密度D?1球形藍(lán)色蠟狀光澤1 56SW淺藍(lán)紫色，LW藍(lán)白色深藍(lán)色顆粒物質(zhì)，棕黃色鐵線2 498D?2球形灰白土狀光澤1 57SW淺藍(lán)紫色，LW藍(lán)白色黑色點(diǎn)狀物質(zhì)，淺棕色鐵線2 612D?3方形藍(lán)色蠟狀光澤1 54SW淺藍(lán)紫色，LW藍(lán)白色深藍(lán)色顆粒物質(zhì)，棕黃色鐵線2 317D?4方形灰白土狀光澤1 58SW淺藍(lán)紫色，LW藍(lán)白色黑色點(diǎn)狀物質(zhì)，淺棕色鐵線2 261

圖2 綠松石仿制品表面的顆粒

分別選取四塊樣品進(jìn)行紅外吸收光譜和X射線粉晶衍射分析測(cè)定。 前者使用中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)珠寶學(xué)院的德國(guó)布魯克Vertex 80型紅外光譜儀及鏡面反射附件， 分辨率為8 cm-1， 掃描次數(shù)： 32， 測(cè)定光譜范圍為400～4 000 cm-1。 后者使用中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)材化學(xué)院德國(guó)Bruker AXS D8-Focus X射線衍射儀， 測(cè)試條件： CuKα射線， Ni濾波， 40 kV， 40 mA， LynxEye192位陣列探測(cè)器， 掃描步速每步0.05 s，λ=0.154 059 8 nm， 測(cè)試溫度： 22.3 ℃， 環(huán)境光濕度： 27%。

2 結(jié)果與討論

2.1 X射線粉晶衍射分析

圖3顯示， 四塊綠松石仿制品樣品的X射線粉晶衍射圖譜相似， 衍射峰位基本一致， 峰值接近， 個(gè)別峰強(qiáng)弱稍有差異， 說(shuō)明四塊樣品的組成礦物類似。 經(jīng)與礦物粉晶衍射標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)， 四塊樣品均顯示頑火輝石與石英的混合粉晶衍射峰， 其中頑火輝石含量在80%以上， 且四款樣品在20°<2θ<40°間， 均存在寬緩峰形的基線， 指示四塊樣品中可能含有某種非晶態(tài)物質(zhì)。

2.2 紅外吸收光譜分析

輝石族礦物的紅外吸收光譜一般可分為三個(gè)區(qū)， 分別為： 1 100～850， 750～600和600～300 cm-1。

(1)1 100～850 cm-1為Si—O振動(dòng)最強(qiáng)吸收區(qū)， 有4～6個(gè)吸收帶(肩)， 屬Si—O—Si和O—Si—-O的對(duì)稱和反對(duì)稱伸縮振動(dòng)， 頻率主要分布在1 060 cm-1(很強(qiáng)峰)、 1 010 cm-1(很強(qiáng)峰)、 950 cm-1(很強(qiáng)峰)、 930 cm-1(強(qiáng)峰)、 860 cm-1(強(qiáng)峰)附近， 由于譜帶復(fù)雜， 尚無(wú)法確切指定譜帶歸屬[7]。 對(duì)比圖4， 1 012， 942， 858 cm-1處的紅外吸收峰屬于頑火輝石中Si—O—Si和O—Si—O的對(duì)稱和反對(duì)稱的伸縮振動(dòng)峰， 頑火輝石的1 060 cm-1處吸收強(qiáng)峰在圖4中未見(jiàn)， 可能被1 088 cm-1處紅外吸收峰所包裹重疊， X射線粉晶衍射分析證實(shí)該類綠松石仿制品中有少量石英， 故1 088 cm-1附近的吸收峰則很可能與石英中的Si—O伸縮振動(dòng)有關(guān)[7]。

圖3 綠松石仿制品的X射線粉晶衍射圖

圖4 綠松石仿制品的紅外吸收光譜圖

(2)750～600 cm-1吸收區(qū)， 輝石族礦物吸收強(qiáng)度表現(xiàn)為中等～弱， 有2個(gè)或4個(gè)銳吸收帶， 屬Si—O—Si的伸縮振動(dòng)， 頑火輝石在該處振動(dòng)頻率主要分布在745 cm-1(弱峰)、 724 cm-1(弱峰)、 690 cm-1(中等峰)、 650 cm-1(中等峰)附近， 對(duì)比圖4， 735， 682， 649 cm-1附近吸收譜峰與頑火輝石吻合， 799 cm-1附近吸收峰則與石英中的Si—O—Si對(duì)稱伸縮振動(dòng)有關(guān)。

(3)600～400 cm-1強(qiáng)吸收區(qū)， 表現(xiàn)為輝石族礦物的Si—O彎曲振動(dòng)與M—O的伸縮振動(dòng)。 在此范圍內(nèi)， 吸收峰主要位于545， 515， 484和429 cm-1附近。

圖5 頑火輝石的紅外吸收光譜圖[6]

3 結(jié) 論

(1)研究的綠松石仿制品表面具典型的角礫狀構(gòu)造， 鐵線浮于表面， 分布形態(tài)單一， 并在藍(lán)色樣品上可見(jiàn)明顯的深藍(lán)色顆粒， 白色樣品上見(jiàn)黑色點(diǎn)狀物質(zhì)， 為典型的壓制處理特征， 藍(lán)色綠松石仿制品則經(jīng)染色壓制處理。

(2)此類綠松石仿制品折射率較天然綠松石低， 在1.54～1.58， 紫外熒光下表現(xiàn)為強(qiáng)藍(lán)白色熒光， 而天然綠松石熒光呈惰性。 表面的角礫狀構(gòu)造及紫外強(qiáng)熒光可作為鑒別其與天然綠松石的重要證據(jù)。

[1] ZHANG Bei-li(張蓓莉). Systematic Gemmology(系統(tǒng)寶石學(xué)). Beijing： Geology Publishing House(北京： 地質(zhì)出版社)， 2006.

[2] CHEN Quan-li, QI Li-jian, ZHANG Yan(陳全莉， 亓利劍， 張 琰). Journal of Gems and Gemmology(寶石和寶石學(xué)雜志), 2006, 8(1)： 9.

[3] CHEN Quan-li, YUAN Xin-qiang(陳全莉， 袁心強(qiáng)). Journal of Gems and Gemmology(寶石和寶石學(xué)雜志), 2010, 12(1)： 1.

[4] Chen Quanli, Yin Zuowei, Qi Lijian, et al. Gems and Gemology, 2012, 48(3): 198.

[5] Qi L J, Yan W X, Yang M X. Journal of Gemology, 1998, 26(1): 1.

[6] PENG Wen-shi, LIU Gao-kui(彭文世， 劉高魁). Infrared Spectrum Atlas of Mineral(礦物紅外光譜圖集). Beijing: Science Press(北京： 科學(xué)出版社)， 1982. 359.

[7] Farmer V C(法默 V C， 著). Infrared Spectroscopy of Mineral(礦物的紅外光譜). Translated by YING Yu-pu, WANG Shou-song, LI Chun-geng, et al(應(yīng)育浦, 汪壽松, 李春庚， 等， 譯). Beijing: Science Press(北京: 科學(xué)出版社), 1982. 88.

*Corresponding author

The Gemological Characteristics of One Kind Turquoise Imitation

CHEN Quan-li1, AI Su-jie1, WANG Qian-xiang1, LIU Xian-yu1， 2， 3*, DING Xin-rong1, YIN Zuo-wei1

1. Gemological Institute, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China

2. Institute of Geophysics and Geomatics, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China

3. Hubei Subsurface Multi-scale Imaging Key Laboratory, China University of Geosciences, Wuhan 430074， China

Turquoises; Imitation of turquoise; Infrared absorption spectroscopy; X-ray diffraction; Entatite

May 7, 2015; accepted Sep. 22, 2015)

2015-05-07，

2015-09-22

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41272053)和中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目(CUGL120279)資助

陳全莉, 女， 1982年生， 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)珠寶學(xué)院副教授 e-mail: chenquanli_0302@163.com *通訊聯(lián)系人 e-mail: kipperrocklau@gmail.com

P575

A

10.3964/j.issn.1000-0593(2016)08-2629-05