銫沸石與兩種無色透明寶石的差異性比較

熊 燕，韓立業(yè)，陳 嬋，曹韞瑜，胡軍輝

（1.廣東省珠寶玉石及貴金屬檢測(cè)中心，廣東 510080；2.青島凡奇家紡有限公司，山東 266001）

世界上寶石品種很多，為我們點(diǎn)綴了美好的生活。人們喜歡彩色寶石，它們的美麗、稀少和耐久，給我們創(chuàng)造了無限的想象空間。中國傳統(tǒng)的玉石市場(chǎng)，生命力旺盛。但是近幾年，越來越多的年輕人更喜歡彩色寶石，因?yàn)槠贩N繁多、顏色絢麗、款式獨(dú)特的寶石飾品，更能體現(xiàn)他們的審美追求和個(gè)性特色。

本文以實(shí)驗(yàn)室收到的三個(gè)無色透明寶石為研究對(duì)象，測(cè)試它們的寶石學(xué)特征，重點(diǎn)分析其紅外吸收光譜的特征和X熒光光譜特征，并比較它們的差異性，希望能用最快捷有效無損的方法將它們鑒別出來，為無色透明寶石的準(zhǔn)確鑒定提供參考意見。

1 常規(guī)寶石學(xué)測(cè)試

選取實(shí)驗(yàn)室收到的三種無色透明的寶石，進(jìn)行常規(guī)的寶石學(xué)測(cè)試，對(duì)它們的寶石學(xué)特征進(jìn)行比較。

1.1 肉眼觀察

三種寶石的外觀均為無色，透明，玻璃光澤。三種寶石形狀不同，分別為方形刻面型、橢圓刻面型、菱形刻面型（圖1），但三者都由內(nèi)而外散發(fā)出明亮的反光，前者光澤弱，后兩者光澤相對(duì)較強(qiáng)（圖2）。三者都肉眼觀測(cè)無暇。僅憑肉眼觀察，無法準(zhǔn)確區(qū)分開來。

圖1 三種無色透明的寶石Fig.1 The three colorless transparent gemstones

圖2 三種無色透明的寶石的光澤Fig.2 The luster of the three colorless transparent gemstones

1.2 常規(guī)寶石學(xué)儀器測(cè)試分析

對(duì)所選樣品進(jìn)行常規(guī)寶石學(xué)測(cè)試，折射率采用直接測(cè)試法，相對(duì)密度采用靜水稱重法，并用寶石顯微鏡放大檢查它們的結(jié)構(gòu)特征，具體測(cè)試結(jié)果見表1。

三者都無熒光，無明顯吸收光譜。

通過測(cè)試的數(shù)據(jù)比較得出，基本可以通過測(cè)試折射率、雙折射率、相對(duì)密度，結(jié)合偏光鏡下特征和內(nèi)部包體特征，可以將它們?nèi)邊^(qū)分出來。但在市場(chǎng)上，這三種無色透明寶石比較少見，實(shí)驗(yàn)室鑒定這樣的樣品也比較少，僅通過常規(guī)測(cè)試，無法肯定地給出鑒定結(jié)果。如果這三種寶石被鑲嵌成首飾，可能受樣品狀況影響，也無法測(cè)試折射率或測(cè)不準(zhǔn)，無法測(cè)試相對(duì)密度、偏光鏡下特征等，容易造成測(cè)試結(jié)果出現(xiàn)偏差。

根據(jù)測(cè)試結(jié)果查詢資料，搜集到的資料都說明以下三種寶石品種性質(zhì)比較接近：

不是每一袋化肥都叫天脊化肥。天脊集團(tuán)在1987年9月18日生產(chǎn)出第一袋硝酸磷肥，使用硝酸分解磷礦生產(chǎn)的硝酸磷肥同時(shí)含有硝態(tài)氮和銨態(tài)氮，以及水溶性磷和枸溶性磷，還富含中微量元素和硝酸稀土，形成了大量元素養(yǎng)分與其他中微量元素的協(xié)同增效作用。這是其它化肥無可替代的。

銫沸石是沸石族礦物中的一個(gè)亞種礦物，化學(xué)式為Cs（Si2Al）O6·nH2O，Cs2O的含量在23.5%～36.5%。銫沸石與方沸石NaAlSi2O6·H2O呈不完全類質(zhì)同像系列，表現(xiàn)為Cs←→Na＋H2O之間的相互取代關(guān)系，所以銫沸石通常含一定量的Na2O；另外含有Rb、Mg等微量元素［1］。銫沸石屬等軸晶系，硬度6.5～7；具玻璃光澤，透明到微透明。相對(duì)密度為2.8～2.94，均質(zhì)體，折射率1.507～1.526［2］。

硅鈹石化學(xué)成分是Be2SiO4，可含 Mg、Ca、Al、Na等元素，屬三方晶系，硬度7～8，具玻璃光澤，相對(duì)密度為2.90～3.00，一軸晶，正光性，折射率1.654～1.670（＋0.026，－0.004），雙折射率0.016［3］。

賽黃晶化學(xué)成分是CaB2（SiO4）2，屬斜方晶系，硬度7，具玻璃光澤至油脂光澤，相對(duì)密度為2.97～3.03，二軸晶，正或負(fù)光性，折射率1.630～1.636（±0.003），雙折射率0.006［3］。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)及查詢資料，初步判斷方形刻面型寶石是銫沸石、橢圓刻面型寶石是硅鈹石、菱形刻面型寶石是賽黃晶。為了保證結(jié)果的準(zhǔn)確性，還需要更確定的鑒定依據(jù)才能對(duì)這三個(gè)無色透明寶石準(zhǔn)確定名。因此，我們需要對(duì)這三種無色透明寶石進(jìn)行紅外光譜和X熒光光譜測(cè)試。為了方便快速地得到這三種無色透明寶石的紅外光譜鑒定特征，筆者重點(diǎn)分析樣品在指紋區(qū)400～2000cm－1的紅外圖譜比較。

2 紅外光譜特征

對(duì)這三種無色透明寶石進(jìn)行紅外光譜測(cè)試，對(duì)它們的差異性進(jìn)行比較。

2.1 測(cè)試條件

紅外光譜測(cè)試采用廣東省珠寶玉石及貴金屬檢測(cè)中心總部實(shí)驗(yàn)室Thermo公司生產(chǎn)的NICOLET iS10型號(hào)的紅外光譜儀，在實(shí)驗(yàn)過程中利用鏡反射附件，采用反射法對(duì)上述樣品的紅外吸收光譜進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試時(shí)，無需特殊制樣，直接將待測(cè)樣品放置在鏡反射附件上進(jìn)行測(cè)試［4］。

首先，可在“測(cè)量”工作欄中選擇“檢查信號(hào)”即可觀察樣品的圖譜，該過程僅需一秒鐘。對(duì)于熟練使用紅外光譜儀并善于分析紅外圖譜的檢測(cè)師，即可通過“檢查信號(hào)”窗口的紅外圖譜對(duì)寶石品種進(jìn)行判斷。其次通過觀察樣品的圖譜，可對(duì)樣品進(jìn)行詳細(xì)測(cè)試并保存所得到的紅外圖譜，然后進(jìn)行結(jié)果分析，根據(jù)測(cè)試掃描次數(shù)不同，每件樣品的測(cè)試完成時(shí)間大約為4～32秒不等，因此，紅外光譜測(cè)試是比較快速有效的。本次實(shí)驗(yàn)測(cè)試條件：分辨率為4cm－1，測(cè)試范圍為400～4000cm－1，掃描次數(shù)為32次。室內(nèi)溫度24℃，濕度55%。

2.2 結(jié)果分析

根據(jù)前人對(duì)銫沸石的指紋區(qū)紅外吸收光譜的歸屬，銫沸石是含Cs的鋁硅酸鹽類礦物，其低頻區(qū)表示整個(gè)分子結(jié)構(gòu)特征，Si－O－Si的伸縮振動(dòng)位置為1110～1020cm－1［1］，方形刻面型寶石是銫沸石，它的紅 外 吸 收 譜 帶 出 現(xiàn) 在 1059cm－1、759cm－1、716cm－1、691cm－1、618cm－1、447cm－1處（圖3）。

根據(jù)前人對(duì)硅鈹石的指紋區(qū)紅外吸收光譜進(jìn)行的歸屬［5］，橢圓刻面型寶石是硅鈹石，它的紅外吸收譜 帶 出 現(xiàn) 在 1050cm－1、1014cm－1、954cm－1、912cm－1、903cm－1、836cm－1、786cm－1、744cm－1、723cm－1、694cm－1、642cm－1、595cm－1、425cm－1處（圖4）。

圖5 賽黃晶的紅外吸收光譜圖Fig.5 IR absorption spectra of Danburite

通過以上測(cè)試我們發(fā)現(xiàn)，不同的寶石品種，其對(duì)應(yīng)的指紋區(qū)的峰形和峰值不同。對(duì)于熟練使用紅外光譜儀并善于分析紅外圖譜的檢測(cè)師，即可通過“檢查信號(hào)”窗口的紅外圖譜，根據(jù)圖譜的峰形和峰值快速判斷寶石的品種。而且，通過紅外光譜儀反射法，對(duì)樣品進(jìn)行詳細(xì)測(cè)試并保存所得到的紅外圖譜，然后進(jìn)行結(jié)果分析，根據(jù)各種寶石指紋區(qū)特征的紅外光譜圖，就能準(zhǔn)確快速地將它們鑒別出來。

3 X熒光光譜測(cè)試

通過常規(guī)手段和紅外光譜分析，得出結(jié)論：方形刻面型寶石是銫沸石、橢圓刻面型寶石是硅鈹石、菱形刻面型寶石是賽黃晶。為了結(jié)果的準(zhǔn)確性，我們進(jìn)一步對(duì)這三種無色透明寶石進(jìn)行X熒光光譜測(cè)試，對(duì)它們的差異性進(jìn)行比較。

3.1 測(cè)試條件

X熒光光譜測(cè)試采用廣東省珠寶玉石及貴金屬檢測(cè)中心總部實(shí)驗(yàn)室Thermo公司生產(chǎn)的ARL QUANT’X型號(hào)的X熒光光譜儀，在實(shí)驗(yàn)過程中利用不同的電壓和濾片，對(duì)上述樣品的X熒光光譜進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試時(shí)，無需特殊制樣，直接將待測(cè)樣品放置在樣品倉內(nèi)進(jìn)行測(cè)試。對(duì)樣品進(jìn)行詳細(xì)測(cè)試并保存所得到的圖譜，然后進(jìn)行結(jié)果分析。

圖6 銫沸石的X熒光光譜圖Fig.6 The X fluorescence spectra of Pollucite

對(duì)方形刻面型寶石進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果顯示方形刻面型寶石的主要組成元素是Cs，還有Na、Si、Al等，同時(shí)還測(cè)出微量元素Rb。該測(cè)試結(jié)果與谷文婷對(duì)銫沸石的鑒定特征的研究結(jié)果基本一致［1］。楊岳清等人在1995年對(duì)福建南平花崗巖中的小粒狀銫沸石的研究結(jié)果顯示，礦物主要成分組成為Cs2O，Al2O3，SiO2，Na2O，Rb2O等，與我們的結(jié)果也基本是吻合的［7］。因此，X熒光光譜測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證了方形刻面型寶石是銫沸石。

對(duì)橢圓刻面型寶石進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果僅能顯示該樣品的主要組成元素是Si，還有少量Ag、Mo、Mg等。因儀器測(cè)試條件的限制，用X熒光光譜儀測(cè)不出Be元素。因此，X熒光光譜測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證了橢圓刻面型寶石硅含量很高。

圖7 硅鈹石的X熒光光譜圖Fig.7 The X fluorescence spectra of Phenakite

圖8 賽黃晶的X熒光光譜圖Fig.8 The X fluorescence spectra of Danburite

圖9 賽黃晶的X熒光光譜圖Fig.9 The X fluorescence spectra of Danburite

對(duì)菱形刻面型寶石進(jìn)行測(cè)試，在不同的電壓和濾鏡下，測(cè)試結(jié)果僅能顯示該樣品的主要組成元素是Ca、Si，還有少量Ag、Mo、Mg等。同時(shí)還測(cè)出微量元素Ce。因儀器測(cè)試條件的限制，用X熒光光譜儀測(cè)不出B元素。因此，X熒光光譜測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證了菱形刻面型寶石Ca、Si含量很高。

X熒光光譜測(cè)試因樣品本身所含化學(xué)元素測(cè)試條件的限制，不能測(cè)出寶石所有的化學(xué)元素，但是能夠大概測(cè)出其主要組成元素，對(duì)常規(guī)的寶石學(xué)測(cè)試和紅外光譜測(cè)試有較好的輔助驗(yàn)證測(cè)試效果。

4 結(jié)果與討論

（1）實(shí)驗(yàn)室收到的這三個(gè)無色透明的寶石分別是銫沸石、硅鈹石和賽黃晶。它們?nèi)咴谕庥^上難以區(qū)分。通過常規(guī)的寶石學(xué)測(cè)試方法，能夠大致將他們區(qū)分開。

（2）通過紅外光譜儀和X射線熒光光譜儀測(cè)試，分析它們的譜圖特征，能夠準(zhǔn)確將它們鑒定出來。實(shí)驗(yàn)室在鑒定相似寶石時(shí)，需要常規(guī)測(cè)試和大型儀器測(cè)試相結(jié)合，才能準(zhǔn)確有效區(qū)分寶石品種。

（3）市場(chǎng)上的寶石品種逐漸增多，每個(gè)產(chǎn)地都能找到特殊的寶石品種，實(shí)驗(yàn)室在收到不常見的寶石時(shí)，一定要多分析測(cè)試數(shù)據(jù)，以便得到準(zhǔn)確結(jié)論。