角質(zhì)型珊瑚的鑒定特征研究

溫詩娜，劉喜鋒，劉嘉鈞

(華南理工大學(xué)廣州學(xué)院， 廣東 廣州 510800)

引 言

角質(zhì)型珊瑚主要成分為有機(jī)質(zhì)，很少或不含碳酸鈣，其他成分還有H、I、S、Br、和Fe等[1]。在生物學(xué)上，內(nèi)角質(zhì)型珊瑚屬于六放珊瑚亞綱角珊瑚目角珊瑚科，包括黑珊瑚和金珊瑚兩個(gè)品種，他們通常為群體生長，具有細(xì)長的分枝[2]。黑珊瑚和金珊瑚主要產(chǎn)于夏威夷和澳大利亞?，F(xiàn)有資料顯示，黑珊瑚與金珊瑚都具有同心層結(jié)構(gòu)，橫截面呈致密的層狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)與珊瑚蟲的周期性生長有關(guān)，金珊瑚表面具有獨(dú)特的丘疹狀外觀，有的表面光滑，在強(qiáng)的斜照光下可顯示暈彩。金珊瑚的含Ba量約為4.80 %，而黑珊瑚含Ba極少, 但其S、Cl、Br的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是金珊瑚的2～3倍[3-4]。

由于黑珊瑚與金珊瑚產(chǎn)量稀少并且珍貴,相關(guān)的寶石學(xué)資料記載得也比較少。筆者通過常規(guī)寶石學(xué)、紅外光譜、掃描電鏡等實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析，總結(jié)了角質(zhì)型珊瑚的主要鑒別特征。

1 角質(zhì)型珊瑚的樣品與測(cè)試方法

本次實(shí)驗(yàn)的黑珊瑚和金珊瑚由角質(zhì)型珊瑚收藏愛好者提供，如圖1(a黑珊瑚；b黑珊瑚； c金珊瑚)

本次實(shí)驗(yàn)的測(cè)試方法以常規(guī)測(cè)試為主，以大型儀器檢測(cè)為輔。采用折射儀、紫外熒光燈、寶石顯微鏡進(jìn)行測(cè)試與觀察，樣品的比重采用靜水稱重法；紅外光譜測(cè)試采用德國布魯克BRUKER TENSOR 27傅里葉紅外光譜儀對(duì)部分樣品進(jìn)行透射法和反射法的測(cè)試，實(shí)驗(yàn)條件為光闌6mm，掃描頻率10kHz，分辨率8cm-1，樣品掃描時(shí)間為8s ，測(cè)試范圍400～4000cm-1，實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)在華南理工大學(xué)廣州學(xué)院；掃描電鏡測(cè)試采用FEI公司QUANTA 400F掃描電子顯微鏡，并采集了SE和BSE兩種圖片模式，實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)是中山大學(xué)分析測(cè)試中心。

圖1 角質(zhì)型珊瑚測(cè)試樣品Fig.1 Horny coral samples

2 角質(zhì)型珊瑚的寶石學(xué)基本特征

2.1 角質(zhì)型珊瑚的常規(guī)測(cè)試

選取部分樣品進(jìn)行常規(guī)測(cè)試，數(shù)據(jù)記錄如表1：

黑珊瑚的折射率中等、比重偏小、硬度低，在紫外熒光燈下呈暗黃綠色。金珊瑚與黑珊瑚的折射率相近，比重略大于黑珊瑚，在紫外熒光下呈灰白色。

2.2 角質(zhì)型珊瑚的外觀觀察

選取部分樣品進(jìn)行肉眼及放大觀察，觀察結(jié)果如表2：

表1 角質(zhì)型珊瑚的寶石學(xué)特征

表2 角質(zhì)型珊瑚的外觀特征

圖2 黑珊瑚的外觀特征Fig.2 The appearance of Black Coral

圖3 金珊瑚的外觀特征Fig.3 The appearance of Golden Coral

黑珊瑚(圖2)呈灰黑至黑色，表面可見明顯同心圓狀的年輪紋路，肉眼不可見層狀結(jié)構(gòu)，質(zhì)感細(xì)密，光澤強(qiáng)。在大生長層的裂隙中有小刺突出，單個(gè)排列沿著層間裂隙出現(xiàn)，沒有重疊現(xiàn)象。

金珊瑚(圖3)呈黃褐色至金黃色，外表有清晰的斑點(diǎn)，主要成分為有機(jī)質(zhì)。它無小刺特征，表面為下凹的縱紋，縱紋之間均是不規(guī)則的下凹圓點(diǎn)，斷面處可見層狀結(jié)構(gòu)，橫截面拋光后可見明顯的同心圓狀的“年輪紋路”，但無放射狀紋路，中心為牙白色的“軸心”。反射光下可見金珊瑚表面有藍(lán)綠色和金黃色的金屬反光，局部可見絲絹光澤，斷面未拋光處也可見弱金屬光澤，在牙白色的軸心也可見弱金屬光澤和層狀結(jié)構(gòu)。

3 角質(zhì)型珊瑚的紅外光譜特征

3.1 黑珊瑚的紅外光譜特征

對(duì)標(biāo)本B-1(黑珊瑚)、B-2(黑珊瑚)進(jìn)行反射法測(cè)試，數(shù)據(jù)如圖4：

3266～3126cm-1處為寬反射峰，為羥基-OH的振動(dòng)類型，可歸屬為吸附水；2391cm-1～2289 cm-1之間有一個(gè)主要反射峰為2350 cm-1，分析是含磷的化合物[3]，黑珊瑚標(biāo)本測(cè)出很少或弱反射峰；圖譜中明顯出現(xiàn)1636 cm-1和1513 cm-1兩個(gè)明顯反射峰，說明黑珊瑚的成分主要是有機(jī)質(zhì)。

圖4 黑珊瑚的紅外光譜圖Fig.4 IR spectra of Black Coral

3.2 金珊瑚的紅外光譜分析

對(duì)標(biāo)本進(jìn)行反射法測(cè)試，數(shù)據(jù)如圖5：

金珊瑚G-1如圖5，3887cm-1～3823 cm-1之間有幾個(gè)小峰，是金珊瑚中水分的反映。在2918cm-1和2846cm-1有弱反射峰，在2347 cm-1～2232cm-1范圍內(nèi)以2286cm-1為中心的反射峰為有機(jī)物官能團(tuán)里多種化合鍵振動(dòng)的重疊，說明金珊瑚中含有大部分的有機(jī)質(zhì)成分。圖譜中1413 cm-1是最明顯的反射峰，為方解石礦物的特征光譜；875 cm-1的強(qiáng)反射峰為文石族礦物的光譜，701cm-1、432cm-1、419cm-1分別為說明金珊瑚中含有碳酸鹽、砷酸鹽等礦物成分。1228cm-1、1121cm-1、1074cm-1、601cm-1～551cm-1的弱反射峰也反映出金珊瑚中有機(jī)物的存在。綜上可見，金珊瑚中不僅僅含有角質(zhì)型蛋白等有機(jī)質(zhì)成分，同時(shí)還存在著部分的方解石和文石等碳酸鹽礦物成分，與黑珊瑚的成分形成鮮明對(duì)比，但其中具體含量的多少和所占的百分比例仍需要進(jìn)一步的深入研究。

4 角質(zhì)型珊瑚的掃描電鏡分析

黑珊瑚B-1(圖6)，圓心為小孔，同心圓結(jié)構(gòu)特征不明顯；250倍的情況下可見大生長層間隙中出現(xiàn)幾處小刺，由圓心向外生長；500倍下可見小生長層緊密結(jié)合，部分間隙呈現(xiàn)錯(cuò)位斷裂的現(xiàn)象；放大至4000倍可見連續(xù)的明暗相間的生長條帶，斷裂的間隙處隱約可見殘留有連接的絲狀質(zhì)，說明黑珊瑚的生長結(jié)構(gòu)很細(xì)密，每層細(xì)微的生長層都緊密貼近，重疊組成了黑珊瑚細(xì)密的整體結(jié)構(gòu)。

金珊瑚G-1(圖7)，側(cè)面放大400倍可見明顯的層狀結(jié)構(gòu)，每大層之間的厚度比較均勻；放大至1500倍可見每條下凹的縱紋中都有不規(guī)則的凹坑，凹坑邊緣較平緩，這個(gè)現(xiàn)象猜想是金珊瑚表面產(chǎn)生暈彩的因素之一；在凹坑處放大至5000倍時(shí)發(fā)現(xiàn)小凹坑里面有類似小鱗片狀的特殊結(jié)構(gòu)，猜想是金珊瑚表面深淺不一的金屬光澤或者五顏六色的暈彩效應(yīng)的形成原因之一[5]；最重要的是金珊瑚無小刺狀突起特征，是金珊瑚在寶石學(xué)特征中一大特征點(diǎn)。

圖5 金珊瑚的紅外光譜圖Fig.5 IR spectra of Golden Coral

圖6 樣品B-1的掃描電鏡圖Fig.6 The SEM of sample B-1

圖7 樣品G-1的掃描電鏡圖Fig.7 The SEM of sample G-1

5 結(jié)論

本次論文對(duì)角質(zhì)型珊瑚的鑒別特征探討研究，并進(jìn)行多種多次實(shí)驗(yàn)，歸納總結(jié)出以下幾點(diǎn)重要的結(jié)論：

(1)黑珊瑚在紫外熒光燈下LW是弱-暗黃綠色，SW是弱-灰綠色。肉眼觀察整體結(jié)構(gòu)細(xì)密，質(zhì)感很好，強(qiáng)光下可見裂隙處是較鮮艷的褐紅色，放大發(fā)現(xiàn)只在大間隙中有少量的小刺，無明顯同心圓狀的年輪結(jié)構(gòu)和放射狀紋路。

(2)金珊瑚表面為金屬光澤，整體是金黃色、淺黃色，常伴有黃綠、金、藍(lán)、藍(lán)綠、紫色等暈彩。金珊瑚無小刺特征，表面為下凹的縱紋，放大可見縱紋中還有下凹的無規(guī)律凹坑，凹坑邊緣圓滑。底部可見同心圓的年輪狀結(jié)構(gòu)，中心軸為牙白色，也呈現(xiàn)弱金屬光澤，但無放射狀結(jié)構(gòu)。

(3)紅外光譜儀測(cè)試過程中發(fā)現(xiàn)，黑珊瑚基本由有機(jī)質(zhì)組成，不含或者幾乎不含碳酸鹽等礦物成分。而金珊瑚不僅僅由有機(jī)質(zhì)成分組成，并且含有碳酸鹽等鈣質(zhì)類組分，如明顯的峰值1413 cm-1、875 cm-1分別是方解石和文石的特征譜峰。

(4)掃描電子顯微鏡下明顯可見角質(zhì)型珊瑚的微生長結(jié)構(gòu)，如黑珊瑚的結(jié)構(gòu)很細(xì)密，層間無小刺重疊生長特征，而黑珊瑚原枝的表面則有針狀的小刺，但內(nèi)部層間同樣未見明顯小刺結(jié)構(gòu)。金珊瑚表面的縱紋和下凹小坑放大發(fā)現(xiàn)類似鱗片特征，生長大層之間厚度較均勻，無小刺特征。