利比亞沙漠玻璃包裹體鑒定特征及結(jié)晶程度初探

□ TEXT 張穎欣 林哲瓊 ( 國(guó)家珠寶玉石質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心廣州實(shí)驗(yàn)室 )

圖1 利比亞沙漠玻璃樣品外觀

圖2 利比亞沙漠玻璃10X寶石學(xué)顯微鏡下的放大觀察

圖3 利比亞沙漠玻璃樣品中的氣態(tài)包體 (200X)

一、概述：

利比亞沙漠玻璃，也稱為“北非沙漠隕石”，是天然玻璃隕石的其中一種類型。常見(jiàn)的國(guó)內(nèi)寶石學(xué)綜述資料提到，國(guó)際隕石市場(chǎng)在歐美地區(qū)發(fā)展較為成熟，每年世界多地舉辦多場(chǎng)隕石交易展會(huì)，隕石數(shù)量稀少且不可再生，使得隕石價(jià)格更具有競(jìng)爭(zhēng)力，而中國(guó)隕石收藏市場(chǎng)起步較晚，隕石知識(shí)尚未得到很好的普及，對(duì)廣大隕石愛(ài)好者來(lái)說(shuō)，認(rèn)識(shí)有限，缺乏隕石鑒定基本常識(shí)[3]，所以，本文在前人研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)利比亞沙漠玻璃的包裹體類型及固態(tài)包體結(jié)晶形態(tài)做初步的研究和探討，為寶石鑒定提供參考。

二、樣品和測(cè)試方法：

1.外觀描述：

顏色為淺黃色，未拋光前，可見(jiàn)玻璃隕石表面具有因風(fēng)蝕作用而呈現(xiàn)磨砂狀特征。圖1拋光后，呈透明-半透明，具玻璃光澤，可見(jiàn)有較多白色粒狀包裹體從內(nèi)至外大量分布。

2.寶石學(xué)顯微鏡下的放大觀察：

把樣品進(jìn)行拋光處理，在顯微鏡下用亮域照明，可見(jiàn)有數(shù)量較多的白色球狀固態(tài)包裹體，以及豐富且形態(tài)多樣的氣態(tài)包體（圖2）。

圖4 利比亞沙漠玻璃薄片固態(tài)包體 (200X)

3.超景深三維顯微鏡測(cè)試：

樣品中的氣態(tài)包體分布較多，且形態(tài)豐富多樣，有些氣泡呈圓球狀、逗號(hào)狀、紡錘狀、拉長(zhǎng)形狀、蝌蚪狀等（圖3），氣泡直徑大小不一，總體觀察，有部分區(qū)域的氣泡與流動(dòng)紋呈相同方向定向排列分布（圖3(a、e)）。

另外，內(nèi)部存在較多白色小球粒狀固態(tài)包體，或單獨(dú)出現(xiàn)（圖4(ad)），或成群呈長(zhǎng)串狀分布（圖4 (e-g)），與氣態(tài)包體、流動(dòng)紋的方向大致相同[4]。在200X倍鏡下，可清晰觀察到粒狀白色小球周圍存在一些氣泡（圖4( h)），將其備制成薄片，球粒狀白色小球呈半透明狀（圖4 (i)）。

4.傅里葉紅外光譜測(cè)試：

選擇常規(guī)測(cè)試條件：分辨率為8cm-1，掃描范圍400～4000cm-1，掃描次數(shù)為32，測(cè)得該樣品在1200～900cm-1的范圍內(nèi)，具有Si-O伸縮振動(dòng)譜帶[1]，并出現(xiàn)一拐點(diǎn)；在800～700cm-1的范圍內(nèi)，具有Si-O對(duì)稱伸縮振動(dòng)譜峰，呈現(xiàn)798cm-1的單峰吸收，由此推斷，該樣品為非晶態(tài)玻璃[2]（圖5）。

5.顯微紅外光譜儀測(cè)試：

為了更好研究利比亞沙漠玻璃中包裹體的礦物成分和結(jié)晶程度，我們選取白色球狀固態(tài)包體聚集較多的方向進(jìn)行平面切割，磨制成0.3mm的光學(xué)薄片，讓固態(tài)包體剛好出露到達(dá)表面。利用Thermo Fisher iN10顯微紅外光譜儀對(duì)出露的包體進(jìn)行測(cè)試，選取的測(cè)試點(diǎn)共有4個(gè)，測(cè)試的面積范圍為200um×200um，采集時(shí)間：51s，掃描范圍400～4000cm-1，檢測(cè)器在冷卻的條件下進(jìn)行。

檢測(cè)結(jié)果可知：白色球粒狀包體的紅外圖譜（圖6）在1200～1100 cm-1范圍內(nèi)具Si-O伸縮振動(dòng)譜帶，在800～700 cm-1范圍內(nèi)具Si-O對(duì)稱伸縮振動(dòng)譜峰。與主體利比亞沙漠玻璃的紅外圖相似（圖7），但兩者的Si-O的結(jié)晶態(tài)程度有所不同。

利比亞沙漠玻璃在1200～1100cm-1范圍內(nèi)，僅出現(xiàn)一拐點(diǎn)，但白色固態(tài)包裹體的紅外圖譜在此范圍內(nèi)則呈現(xiàn)的是明顯的分裂雙峰，以及798cm-1處出現(xiàn)的單峰（圖7）。

圖5 利比亞沙漠玻璃傅里葉紅外光圖譜(主體)

根據(jù)前人的研究[2]，SiO2類寶石的紅外光譜與相關(guān)寶石的結(jié)晶程度具有一定的對(duì)應(yīng)性，并表現(xiàn)為相關(guān)振動(dòng)譜帶的分裂程度，Si-O鍵的伸縮振動(dòng)呈現(xiàn)分裂雙峰，則表明其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)SiO2有序排列，在對(duì)稱伸縮振動(dòng)譜峰具有798cm-1的單峰譜圖，則歸因于內(nèi)部晶體間的有序性排列。由此推斷，該白色小球粒狀包體為結(jié)晶態(tài)的SiO2礦物包體。

圖6 顯微紅外光譜儀測(cè)試圖譜

圖7 利比亞沙漠玻璃主體（上）與包裹體（下）的紅外光譜圖對(duì)比

圖8 能量色散X射線能譜儀測(cè)試譜圖

6.X射線能譜儀：

利用日本島津能量色散X射線能譜儀對(duì)玻璃隕石進(jìn)行測(cè)試，用X射線照射玻璃隕石時(shí)，可激發(fā)各種波長(zhǎng)的X射線，根據(jù)測(cè)量不同能量的X射線強(qiáng)度，進(jìn)行定性分析。結(jié)果顯示，玻璃隕石含有硅、鐵、鈦、鋯、銅等元素，主要元素是硅，屬于硅氧化物類。

三、結(jié)論與探討：

利比亞沙漠玻璃具有氣態(tài)包體和固態(tài)包體，在寶石顯微鏡下可見(jiàn)其氣態(tài)包體形狀多樣，極其豐富，還伴隨著流動(dòng)紋的方向分布。固態(tài)的白色小球粒狀包體為SiO2礦物包體，呈半透明狀，單獨(dú)出現(xiàn)或成串分布，在顯微紅外光譜中呈現(xiàn)出798cm-1單峰，為Si-O對(duì)稱伸縮振動(dòng)譜峰；以及1200～1100cm-1處具有明顯的分裂雙峰，為Si-O伸縮振動(dòng)譜帶。說(shuō)明該SiO2礦物包體內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)排列有序，結(jié)晶程度較好。