“金龍晶”的寶石學(xué)特征

何立言，王 鐸，沈莉華，徐 志

(1.廣東省珠寶玉石及貴金屬檢測(cè)中心，廣州 510080；2.國(guó)土資源部廣州礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心，廣州 510080)

近期市場(chǎng)上出現(xiàn)了一種新的寶石產(chǎn)品，呈黃褐色、褐紅色，具獨(dú)特的花紋，結(jié)構(gòu)致密、具較強(qiáng)韌性，觸摸有涼感，通常被制成手鐲、吊墜、戒面等，俗稱 “金龍晶”，與“綠龍晶”和“紫龍晶”的商業(yè)名稱類似[1, 2]，其新穎獨(dú)特的外表，獲得了廣大消費(fèi)者的關(guān)注與喜愛(ài)。市場(chǎng)上對(duì)其是天然形成的還是人造的寶石存在著一定的爭(zhēng)議。本文搜集了市場(chǎng)上的樣品，通過(guò)無(wú)損測(cè)試對(duì)樣品進(jìn)行了常規(guī)寶石學(xué)測(cè)試、顯微拉曼光譜分析和紅外吸收光譜分析，并對(duì)其中一件樣品進(jìn)行了破壞性測(cè)試，使用巖石薄片觀察，就其寶石學(xué)特征、譜學(xué)特征及巖石學(xué)特征進(jìn)行了研究，嘗試還原其地質(zhì)成因，進(jìn)而提供鑒定的依據(jù)。

1 寶石學(xué)特征

“金龍晶”整體呈褐紅色黃褐色，黃褐色主要呈條帶狀或塊狀，不透明，玻璃光澤，在短波紫外光下可見(jiàn)斑塊狀藍(lán)白色熒光，相對(duì)密度在3.2 ～ 3.3g/cm3(靜水力學(xué)法，樣品的礦物成分不均勻變化較大)。主要由 ～50%碎屑和 ～50%膠結(jié)物組成。碎屑呈黃褐色，硬度較低，具不規(guī)則條帶狀、雞骨狀，“金龍晶”獨(dú)特的花紋即與碎屑的形狀有關(guān)；膠結(jié)物呈深褐色、褐紅色，致密，中等硬度。

圖1 “金龍晶”寶石制品的外觀Fig.1 The appearance of "Jinlongjiing"

2 顯微薄片特征

在偏光顯微鏡下觀察樣品可見(jiàn)條帶狀碎屑呈不定向分布，褐黃色條帶狀碎屑物與褐紅色基質(zhì)有光澤差異。褐黃色條帶狀碎屑物的粒徑在50～100μm之間，部分可見(jiàn)依然保持同心環(huán)狀結(jié)構(gòu)與生物成因的形態(tài)，這可能是由海相生物的貝殼、珊瑚碎屑構(gòu)成的。在正交偏光下，可見(jiàn)其樣品呈塊狀和條帶狀集合體，生物的碎屑顆粒在轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中可觀察到不同塊狀的干涉色，生物碎屑在后期經(jīng)歷了重結(jié)晶作用。在單偏光下呈不透明，黃色條帶狀結(jié)構(gòu)可見(jiàn)，但仍保留有珊瑚的同心圓狀的結(jié)構(gòu)特征(圖2，a和c)。褐紅色基質(zhì)在正交偏光下褐紅色部分全暗(圖2，b和d)，褐紅色基質(zhì)在透射光正交偏光鏡下為全黑，反射光下具金屬光澤，呈鐵黑色，不透光(圖2，a和c)。除此之外，還有少量粒徑在1～20μm之間的碎屑顆粒，在鏡下觀察為正低凸起，無(wú)解理，表面光滑。在正交偏光下，碎屑顆?？梢?jiàn)異常干涉色。在正交偏光鏡下最高干涉色為一級(jí)黃，為石英(圖2)。依據(jù)顯微薄片特征，初步判定“金龍晶”在巖石學(xué)成因分類上屬于鐵質(zhì)膠結(jié)的生物碎屑沉積巖。

圖2 “金龍晶”樣品薄片顯微照片 Fig.2 The photomicrograph of the Jinlongjing samples(a)(c)為單偏光(b) (d)為正交偏光，Cal-方解石，Qtz-石英，Hem-赤鐵礦

3 激光拉曼光譜分析結(jié)果

采用Thermo fisher DXR2xi顯微激光拉曼光譜儀對(duì)樣品進(jìn)行了拉曼光譜分析，測(cè)試條件：激光為532nm，曝光時(shí)間為0.0333s，曝光次數(shù)為200次，掃描范圍為50～3000cm-1。樣品的褐紅色基質(zhì)部分，即在偏光顯微鏡下觀察到的全黑部分，拉曼光譜特征結(jié)果顯示，樣品在223cm-1、292cm-1、407cm-1和609cm-1具有特征峰，與RRUFF數(shù)據(jù)庫(kù)及前人研究[3]的赤鐵礦標(biāo)準(zhǔn)譜圖一致，表明樣品的紅色部分主要為赤鐵礦(圖3-a)。樣品的條帶狀碎屑部分，即在偏光顯微鏡下觀察為黃色部分的樣品，在 153cm-1、 280cm-1、711cm-1和1085cm-1具有特征峰，與RRUFF數(shù)據(jù)庫(kù)及前人研究[4, 5]的方解石標(biāo)準(zhǔn)譜圖一致(圖3-b)，表明樣品表面的黃色部分主要為方解石碳酸鹽類礦物。

圖3 紅色膠結(jié)物的激光拉曼光譜Fig.3 Laser Raman spectrum of the red cementation of the "Jinlongjing" sample is of hematite (a); Laser Raman spectrum of the yellow fragments of the "Jinlongjing" sample is of calcite (b)為赤鐵礦特征圖譜(a)；黃色條帶狀碎屑物的激光拉曼光譜，為方解石特征圖譜(b)

樣品的碎屑顆粒部分，即在偏光顯微鏡下觀察的石英顆粒，其拉曼光譜特征結(jié)果顯示在126cm-1，206 cm-1，462cm-1具有特征吸收峰(圖4)，與RRUFF數(shù)據(jù)庫(kù)及前人研究[6]的石英標(biāo)準(zhǔn)譜圖特征吸收峰128cm-1，205 cm-1，464cm-1一致，與偏光顯微鏡觀察結(jié)果相吻合。

4 紅外吸收光譜特征

采用傅里葉變換紅外光譜儀(FTIR)配合ATR附件(iD 10)對(duì)研究樣品進(jìn)行測(cè)試，用小刀在樣品的黃色部位刮取了少量粉末，測(cè)試條件：反射法掃描的范圍為400 ～ 2000cm-1，分辨率8cm-1，掃描次數(shù)16次。樣品的主要吸收峰在1387 cm-1， 870 cm-1，711cm-1，與標(biāo)準(zhǔn)的方解石圖譜相符[7]，表明其主要的成分為方解石(圖4)。

圖5 金龍晶樣品紅外圖譜Fig.5 FT-IR spectra of the"Jinlongjing" sample

5 討論與結(jié)論

通過(guò)上述顯微薄片觀察、激光拉曼光譜分析和紅外吸收光譜等方法，得出以下結(jié)論：“金龍晶”是天然形成的鐵質(zhì)膠結(jié)生物碎屑沉積巖。原石可能形成于熱帶大洋海底，碎屑為微晶文石-方解石集合體，而方解石集合體是珊瑚-貝殼砂；膠結(jié)物為赤鐵礦-褐鐵礦，可能形成于洋底鐵質(zhì)成礦作用和少量石英。其保留了原有的生物碎屑特征，后期經(jīng)歷了重結(jié)晶由文石轉(zhuǎn)變?yōu)榉浇馐俺噼F礦成分膠結(jié)物的過(guò)程，這是對(duì)其鑒定的最有效特征，從其礦物成分分布及比例判斷是以方解石類碳酸鹽為主，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 16552-2017珠寶玉石 名稱的命名方法[8]，該寶石可定名為“碳酸鹽質(zhì)玉”。

[1] 于方,范桂珍,朱子玉,等. “綠龍晶”的寶石礦物學(xué)研究[J]. 寶石和寶石學(xué)雜志,2010,12(1): 29-31.

[2] 郁益,曾凡龍,王鐸,等. “紫龍晶”與“綠龍晶”的寶石學(xué)特征[J]. 寶石和寶石學(xué)雜志,2009,11(2): 49-50.

[3] D.L.A. de Faria and F.N. Lopes, Heated goethite and natural hematite: Can Raman spectroscopy be used to differentiate them? [J].Vibrational Spectroscopy, 2007,45(2): 117-121.

[4] Yue YF, Wang JJ, Basheer P. A. Muhammed, et al. Characterisation of carbonated Portland cement paste with optical fibre excitation Raman spectroscopy[J]. Construction and Building Materials,2017,135(Supplement C): 369-376.

[5] 徐志,郭倩,李銳. 金珍珠中CaCO3物相分析[J]. 巖石礦物學(xué)雜志,2014,33(S1):157-161.

[7] 彭文世，劉高魁. 礦物紅外光譜圖集[M].北京：科學(xué)出版社，1982.

[8] 國(guó)家珠寶玉石質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(2017). 珠寶玉石 名稱[S].國(guó)家質(zhì)檢總局,GB/T 16552-2017.