翡翠的研究進(jìn)展

姜婷麗,李 凱

(貴州省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗院，貴州 貴陽 550016)

翡翠，因化學(xué)成分及結(jié)構(gòu)差異大，透明度和顏色參差不齊，高檔翡翠“濃、陽、正、勻、透”，缺一不可。任意條件的細(xì)微變化，都會出現(xiàn)價格的巨大差異，特別是在顏色上，有“色增一分，價增十倍”之說[1]。翡翠通常外部包有一層皮殼，難以識別內(nèi)部的品質(zhì)，從而使翡翠充滿著神秘色彩，出現(xiàn)了“賭石”文化。20世紀(jì) 80 年代，研究人員才開始系統(tǒng)性的研究翡翠，國內(nèi)外的期刊文獻(xiàn)開始陸續(xù)發(fā)表相關(guān)文獻(xiàn)，翡翠的寶石學(xué)理論不斷成熟，隨著新方法、新技術(shù)的應(yīng)用，其研究深度及廣度，有著質(zhì)的變化，從傳統(tǒng)的經(jīng)驗定性研究，向新型微觀定量科學(xué)研究發(fā)展[2]。

1 翡翠礦物學(xué)

翡翠，由隱晶(輝石類礦物)或成分復(fù)雜的多礦物多晶集合體組成。其顏色、透度等，由礦物組成決定，如含dJ ( NaAlSi2O6) 分子較高的輝石類礦物，其 Na+、Mg2+、Ca2+、Fe3+及Al3+等離子含量的變化,直接影響翡翠的質(zhì)量。其礦物成分主要有硬玉、綠輝石、鈉輝石與鉻輝石，次礦物有鈉長石、陽起石、鎂鈉閃石與非晶質(zhì)物等[3]。鄒天人[4]等研究對翡翠中的單斜輝石類礦物，包含：鉻硬玉、綠輝石、透輝質(zhì)硬玉、鈉鉻輝石質(zhì)綠輝石、霓輝石和霓石等，建議硬玉含摩爾分?jǐn)?shù)>50% 的硬玉礦物組成的玉石，才稱翡翠。崔文元[5]等在鈉鉻輝石玉中鑒定出的礦物有：硬玉、鈉鉻輝石、藍(lán)閃石、鎂鐵鈉閃石等。劉養(yǎng)杰[6]等研究了翡翠的生長環(huán)境及結(jié)晶習(xí)性，發(fā)現(xiàn)與翡翠的質(zhì)量密切相關(guān)。同時研究人員應(yīng)用電子探針技術(shù)分析翡翠的成分、結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)其質(zhì)地和水頭受硬玉晶粒大小和交織形式影響。

2 翡翠致色機(jī)理

目前，翡翠的致色機(jī)理是翡翠研究的重點之一，根據(jù)其顏色成因前后順序分為原生色與次生色。原生色是在翡翠成巖及變質(zhì)過程中，形成的顏色，也受次要礦物(如綠輝石、鈉鉻輝石、閃石等)的致色離子影響，主要有綠色、紫色及黑色；次生色是在表生地質(zhì)作用過程中，形成的顏色，原生翡翠露出地表，因氧化和水解作用，分解其表面導(dǎo)致氧化鐵滲入形成褐鐵礦及赤鐵礦，形成紅色或黃色[7]。其主要呈色機(jī)理是由過渡金屬離子進(jìn)入Ml位，代替 Al3+，d 軌道與帶有氧離子的電子云相互作用，形成不同能量的能級分裂，產(chǎn)生的能量差△與可見光任一波長能量相同時，會誘發(fā)電子躍遷，使該波長的光為晶體所吸收，導(dǎo)致翡翠呈色。

純凈的翡翠呈無色或白色，Cr3+替代 Al3+使其呈綠色，一般 Cr3+在 0.03 %左右會呈純正綠色，含量升高呈暗綠色，含量降低則呈淺綠色。Fe2+存在于綠翡翠中，可使翡翠呈灰綠色，含量在 2 % 時呈藍(lán)色，使翡翠發(fā)“悶”，含量在 1 % ～2 %時，會降低翡翠透明度。Fe3+含量對硬玉礦物的顏色沒有實質(zhì)性的影響。此外，研究發(fā)現(xiàn) Ca、Mg 的含量也會影響綠色翡翠的顏色。高媛[8]等研究發(fā)現(xiàn) Ca2+含量在 2 %～3 %，Mg2+含量在 1 %～2 % 時，翡翠透光性良好。兩者含量增加或較低時會導(dǎo)致翡翠成灰綠色且透光性變差。20 世紀(jì) 70 年代，Rossman[9]等提出 Fe2+與 Fe3+在翡翠中進(jìn)行電荷轉(zhuǎn)移，選擇性吸收可見光，使翡翠呈紫色。陳炳輝[10]等提出翡翠呈紫色主要由 Fe 元素引起，V、Ni、Mn 等元素不同程度影響紫色的不同色調(diào)。李曦[11]研究發(fā)現(xiàn)翡翠的正紫色與粉紫色，主要由 Mn3+導(dǎo)致，F(xiàn)e2+輔助；翡翠的藍(lán)紫色主要由 Fe2+與 Ti4+共同致色，Mn3+可能也參與致色。

次生色中黃色一種是因氧化鐵滲入翡翠內(nèi)部，鐵染成黃色；另一種是氧化鐵呈面狀滲入其內(nèi)部形成氧化皮，即黃霧。次生色中紅色，因赤鐵礦鐵染形成紅霧。次生色不是由微量元素進(jìn)入硬玉晶格引起的礦物自色，而是由礦物顆粒間鐵質(zhì)化合物的存在，呈黃色或紅色。

3 翡翠礦床成因

翡翠礦床分原生翡翠礦床和次生翡翠礦床兩大類。目前，翡翠原生礦床成因主要有以下 6 種：(1) 舊巖漿成因?qū)W說：殘余花崗巖漿在高壓條件下侵入超基性巖，經(jīng)過脫硅形成的翡翠。也有學(xué)者認(rèn)為，翡翠只是鈉長石體-花崗巖漿脫硅作用的中間產(chǎn)物。(2) 新巖漿成因?qū)W說：緬甸翡翠是由源于地幔的原始巖漿中含有 H2O和 CH4，富 Na 貧 Si 的硅酸鹽熔融體結(jié)晶形成。(3) 交代成因?qū)W說：翡翠可能因高溫高壓條件，直接從作用于超基性巖的溶液中交代而成。(4) 雙交代成因?qū)W說：翡翠是由花崗巖類巖石與超基性巖雙交代作用形成的，但該觀點不太符合實際。(5) 變質(zhì)成因?qū)W說：翡翠是由原生鈉長石在區(qū)域

變質(zhì)作用中分解而成。(6) 多期次多成因?qū)W說：目前是主流觀點，即翡翠的形成經(jīng)過了 3 個階段:成巖階段、成玉階段、后期改造階段。關(guān)于成巖階段的成因有兩種觀點，一是翡翠成于巖漿作用，二是認(rèn)為翡翠形成于變質(zhì)作用[12]。

翡翠次生礦床指地殼深處礦體，經(jīng)地質(zhì)作用露于地表，風(fēng)化沉積作用形成的礦床。按照其產(chǎn)出位置分為三類：(1) 第四紀(jì)礫巖層翡翠礦床 主要分布于第四紀(jì)巨厚礫巖層組成的河流地段，集中在帕敢-道茂場區(qū)中南部，由基巖-礫巖-卵石-沖積層四部分組成。(2) 現(xiàn)代河流沖積型翡翠礦床 由霧露河搬運分選造就，因流經(jīng)第四紀(jì)礫巖層翡翠礦床，與其有連帶性。礦床集中分布在霧露河下游的散卡村到蒙麻地區(qū)。(3) 殘坡積翡翠礦床 洪水或重力作用于原生礦床，剝離形成，并堆積在山坡上，該礦床常分布在礫巖層翡翠礦床地區(qū)。

4 翡翠合成技術(shù)研究

20 世紀(jì) 80 年代，美國通用公司人工合成翡翠，其成分、結(jié)構(gòu)、折射率及硬度等與天然翡翠一致，但其顏色與透明度相對較差。翡翠合成仍處于實驗室階段，并無商品化產(chǎn)出。人工翡翠由凝膠在高溫高壓條件下合成，能夠達(dá)到寶石級。吳鈺等利用無色翡翠邊角料合成翡翠，但其內(nèi)部成纖維柱狀或斑點狀，晶體顏色白綠相間，難與天然翡翠媲美。研究人員分析合成翡翠的化學(xué)成分、吸收光譜、振動光譜及陰極發(fā)光光譜特征，發(fā)現(xiàn)合成翡翠含有一定數(shù)量的羥基，與天然翡翠存在明顯差異。

5 翡翠鑒定技術(shù)

隨著微觀科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，翡翠優(yōu)化處理技術(shù)愈發(fā)成熟，傳統(tǒng)鑒定方法無法準(zhǔn)確辨別人工處理翡翠(B貨)與天然翡翠(A貨)，新型翡翠鑒定技術(shù)成為翡翠的研究重點。目前，常用的翡翠鑒定技術(shù)有：紅外光譜技術(shù)、掃描電鏡、電子探針、陰極發(fā)光技術(shù)和紫外熒光光譜等。其中，應(yīng)用最廣泛的紅外光譜技術(shù)，其原理是：具有連續(xù)波長的紅外光通過物質(zhì)，當(dāng)物質(zhì)分子中某個基團(tuán)的振動頻率或轉(zhuǎn)動頻率和紅外光的頻率一樣時，分子就吸收能量由原來的基態(tài)振(轉(zhuǎn))動能級躍遷到能量較高的振(轉(zhuǎn))動能級，分子吸收紅外輻射后發(fā)生振動和轉(zhuǎn)動能級的躍遷，該處波長的光就被物質(zhì)吸收。研究人員采用帶有近紅外光纖探頭附件的紅外光譜儀成功鑒定出翡翠 B 貨，證實該方法可用于較大翡翠飾品的檢測。范建良等認(rèn)為利用紅外光譜技術(shù)用于翡翠的鑒別，能夠快速、準(zhǔn)確、無損的進(jìn)行寶石鑒定。拉曼光譜能檢測的微區(qū)達(dá) μm 級，該技術(shù)能鑒定玉石飾品的礦物組成及含量。電子探針則是一種快速、微量、無損的分析技術(shù)[13]。

6 展望

采用微觀技術(shù)鑒定翡翠仍是未來的研究熱點，隨著各種優(yōu)化處理翡翠的出現(xiàn)，必然要尋求新技術(shù)及新設(shè)備，解決鑒定過程中的難點和疑點。天然高品質(zhì)翡翠資源有限，合成商用顆粒大、質(zhì)量好的人工翡翠是未來人工合成寶石領(lǐng)域研究的重點。同時，翡翠文化及鑒賞將引起更多人的關(guān)注。