天然翡翠與注膠染色翡翠的鑒定研究

黃蘭椿 王恩文 伍 倩 王 海

(安順學(xué)院資源與環(huán)境工程學(xué)院，貴州 安順561000)

翡翠是以輝石類(lèi)礦物組成的纖維狀集合體，主要礦物為硅酸鈉鋁又稱硬玉，其次含有綠輝石、鈉鉻輝石、鈉鈣輝石，以及少量的角閃石、長(zhǎng)石、鉻鐵礦、褐鐵礦等[1]。組成礦物常呈柱狀、纖維狀、氈狀致密集合體，無(wú)解理[2]。顆粒在內(nèi)部或斷面上可呈現(xiàn)發(fā)亮的紋理，翡翠表面呈油脂光澤或者玻璃光澤，成品呈半透明至不透明，極少透明，常含有微量元素Ca、Cr、Ni、Mn、Mg、Fe等，顏色多樣，可呈紅橙黃綠青藍(lán)紫，屬于非均質(zhì)集合體巖石種類(lèi)變質(zhì)巖晶系，主要組成礦物屬單斜晶系。90%的翡翠產(chǎn)自緬甸北部的霧露河流域的第四紀(jì)和第三紀(jì)礫巖層次生翡翠礦床中[3]。

由于質(zhì)地優(yōu)良的翡翠市場(chǎng)價(jià)值高，因此出現(xiàn)了對(duì)劣質(zhì)翡翠進(jìn)行人工改造的情況，主要方法為對(duì)天然劣質(zhì)翡翠進(jìn)行酸洗注膠處理以及染色處理。結(jié)構(gòu)過(guò)于致密的翡翠，孔隙度低，不適用注膠及染色處理。一般選擇含有次生色，結(jié)構(gòu)松散，晶粒粗大，質(zhì)地低劣的翡翠，通過(guò)切割，酸洗漂白，堿洗增隙，清洗烘干，真空注膠和固結(jié)成為底色均勻、透明度較好的注膠翡翠。染色翡翠也會(huì)挑選中粗粒結(jié)構(gòu)，有一定孔隙度的翡翠作為原料，通過(guò)切割，酸洗漂白，堿洗增隙，清洗之后，加熱使之孔隙擴(kuò)張，然后把處理好的翡翠浸泡到有機(jī)染料中，加熱使染料快速浸入翡翠空隙。烘干翡翠，使翡翠孔隙中沉淀染料，成為染色翡翠。注膠后的翡翠可經(jīng)過(guò)整體或者局部的染色，成為注膠染色翡翠[4]。注膠染色翡翠常常以假亂真，混淆在天然翡翠中，因此對(duì)天然翡翠與注膠染色翡翠的鑒定，是區(qū)分真假翡翠的關(guān)鍵。

本實(shí)驗(yàn)選取兩塊翡翠樣品進(jìn)行鑒定，通過(guò)放大鏡觀察樣品表面及內(nèi)部特征，靜水稱重法測(cè)算兩塊翡翠的密度，查爾斯濾鏡觀察兩塊翡翠的顏色變化，紫外熒光照射翡翠樣品觀察翡翠的熒光效應(yīng)，以及紫外光譜分析的方法來(lái)鑒定兩塊翡翠樣品是天然翡翠還是注膠或注膠染色翡翠。

1 樣品特征

在圖1中，圖1-a和圖1-b展示的是翡翠樣品A，樣品A的長(zhǎng)度為32.2mm，寬度為11.0mm，厚度為4.5mm。翡翠樣品A通體呈現(xiàn)淡綠色，表面有玻璃光澤，在透射光觀察下，A由粒狀和纖維狀的小礦物顆粒組成(圖2)。圖1-c與圖1-d展示的是翡翠樣品B，樣品B上半部是白色，下半部最后3mm呈濃綠色，長(zhǎng)度為38.3mm，寬度為23.1mm，厚度為7.0mm。翡翠樣品B表面有蠟狀光澤，在透射光觀察下，B的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，礦物顆粒不清晰(圖2)。

圖1 翡翠的尺寸

圖2 透射光下的翡翠樣品

2 鑒定方法

2.1 放大鏡觀察法

本實(shí)驗(yàn)采用手持放大鏡觀察翡翠樣品A與B，手持放大鏡倍數(shù)為10倍放大鏡。放大鏡觀察分為表面觀察和內(nèi)部觀察。表面觀察，主要看樣品表面是否具有明顯可見(jiàn)的分布較均勻的蛛網(wǎng)狀或溝渠狀裂紋，這是漂白填充翡翠的特征，再觀察樣品是否具有“橘皮效應(yīng)”，某些非金剛砂拋磨過(guò)的翡翠表面可能具有橘皮紋路，這是由于隨機(jī)定向的晶體因排列方向不同，導(dǎo)致翡翠的表面出現(xiàn)硬度差異，在打磨過(guò)程中就會(huì)出現(xiàn)橘皮狀表層。內(nèi)部觀察，主要是在鏡下觀察翡翠樣品是否具有翠性，翠性是否明顯。

2.2 靜水稱重法

靜水稱重法是在常溫常壓下，測(cè)算翡翠的重量與等體積水重量的比值。翡翠樣品A與B的重量可通過(guò)天平直接稱出，根據(jù)阿基米德原理，等體積水的重量等于翡翠在水中的重量。因此，ρ翡翠=W空氣中的翡翠÷W水中的翡翠。

實(shí)驗(yàn)前清潔翡翠樣品A與B，首先分別稱出翡翠樣品A與B在空氣中的重量；其次取一只燒杯，加一定量純水，若需降低水的表面張力，可在水中加入少量清潔劑。用細(xì)線將翡翠樣品A與B捆好后，分別將翡翠樣品A與B放入盛水的容器內(nèi)，要求翡翠樣品A與B全部入水懸浮于水中，分別稱出翡翠樣品A與B在水中的重量，注意消除氣泡。按照上述公式計(jì)算出翡翠樣品A與B的密度。

2.3 查爾斯濾鏡法

查爾斯濾色鏡是由能吸收特定波長(zhǎng)的兩片濾色片組成，本實(shí)驗(yàn)使用塑料框固定的濾色片。其使用環(huán)境要求為黑色或者白色無(wú)反射背景，樣品要求為干凈的翡翠。實(shí)驗(yàn)前清潔翡翠樣品A與B和濾色鏡，用擦鉆布、蘸酒精的棉簽擦凈翡翠樣品A與B。濾色鏡可以用不起毛的棉布或鏡頭紙、脫脂棉球擦凈，之后將翡翠樣品A與B置于黑色無(wú)反射的背景上，使用強(qiáng)白光照射，距離樣品上方30-40cm處，手持濾色鏡貼近眼睛觀察樣品在濾色鏡下呈現(xiàn)的顏色。若實(shí)驗(yàn)樣品的顏色較深，光源需要增強(qiáng)。透過(guò)查爾斯濾色鏡所見(jiàn)顏色的深度取決于待測(cè)樣品的大小、形狀、透明度及其本身顏色深度。翡翠樣品含鐵量高時(shí)也會(huì)抑制紅色的出現(xiàn)[5]。

2.4 紫外熒光觀察法

本實(shí)驗(yàn)采用365nm的短波紫外光燈對(duì)翡翠樣品A和B進(jìn)行觀察。365nm為可以看到的光，顏色略帶紫光，能準(zhǔn)確辨別細(xì)微痕跡。把翡翠樣品A與B分別放在黑色背景下，用365nm紫外光燈照射翡翠樣品，觀察翡翠樣品A和B是否具有熒光。

2.5 紫外光譜分析法

本實(shí)驗(yàn)采用的V-5000紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，品牌為上海元析儀器，測(cè)試波長(zhǎng)范圍為325-1000nm。儀器的使用溫度為5℃-35℃，相對(duì)濕度小于85%，儀器的額定電壓為220V±22VAC，頻率為50Hz。測(cè)試前在光路中放擋光體，檢查透過(guò)率是否顯示為0.0%T。在調(diào)0A/100%T之前，確保已把空白樣品放入光路中，否則調(diào)0A/100%T的結(jié)果不是扣除空白樣之后的0A/100%T，會(huì)導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。

測(cè)量透過(guò)率，選擇透過(guò)率測(cè)量模式，使儀器狀態(tài)指示燈指在T，同時(shí)屏幕顯示為透過(guò)率。設(shè)定測(cè)試波長(zhǎng)437nm、630nm、660nm和690nm，轉(zhuǎn)動(dòng)波長(zhǎng)調(diào)節(jié)旋鈕，使波長(zhǎng)刻度線指在待測(cè)波長(zhǎng)的位置。調(diào)100%T，把空白樣品放入光路中，在當(dāng)前測(cè)試波長(zhǎng)下對(duì)空白樣品進(jìn)行調(diào)100%T。用空白樣品調(diào)100%T后，把待測(cè)樣品放入光路中，測(cè)試當(dāng)前波長(zhǎng)下的透過(guò)率[6]。

測(cè)量吸光度，選擇吸光度測(cè)量模式，使儀器狀態(tài)指示燈指在A，同時(shí)屏幕顯示為吸光度。設(shè)定測(cè)試波長(zhǎng)437nm、630nm、660nm和690nm，轉(zhuǎn)動(dòng)波長(zhǎng)調(diào)節(jié)旋鈕，使波長(zhǎng)刻度線指在待測(cè)波長(zhǎng)的位置。調(diào)0.000Abs，把空白樣放入光路中，就當(dāng)前測(cè)試波長(zhǎng)下，對(duì)空白樣品進(jìn)行調(diào)0.000Abs。之后，把待測(cè)樣品放入光路中，顯示讀數(shù)就是樣品當(dāng)前測(cè)試波長(zhǎng)下的吸光度。

3 結(jié)果

3.1 放大鏡觀察結(jié)果

翡翠樣品A呈玻璃光澤，在光照下可看到些許閃閃發(fā)光的小面，如同蒼蠅翅，翠性明顯，總體來(lái)看翡翠樣品A種細(xì)膩，水頭好，橘皮效應(yīng)不明顯。翡翠樣品B帶蠟狀光澤，在光照和放大鏡的觀察下，可見(jiàn)內(nèi)部有網(wǎng)紋狀結(jié)構(gòu)，形態(tài)像干裂土壤的裂紋，局部可見(jiàn)細(xì)小裂紋相對(duì)集中，翡翠樣品B裂隙邊緣較為圓滑，翠性不明顯，在下部濃綠色的部分，光照觀察發(fā)現(xiàn)裂隙中的綠色更深，無(wú)橘皮效應(yīng)特征。

3.2 靜水稱重結(jié)果

靜水稱重的結(jié)果如表1所示，翡翠樣品A在空氣中的重量是4.90g，在水中的重量是1.48g。翡翠樣品B在空氣中的重量是8.23g，在水中的重量是3.23g。通過(guò)公式ρ翡翠=W空氣中的翡翠÷W水中的翡翠，計(jì)算出翡翠樣品A與翡翠樣品B的密度分別為3.31g/cm3和2.55g/cm3。

表1 翡翠樣品A和B在空氣和水中的重量

3.3 查爾斯濾鏡觀察結(jié)果

以白色強(qiáng)光源照射翡翠樣品A和樣品B，并透過(guò)查爾斯濾鏡對(duì)兩塊翡翠進(jìn)行觀察，如圖3所示，翡翠樣品A呈現(xiàn)原來(lái)的淡綠色，沒(méi)有顏色的變化，而翡翠樣品B白色的部分仍然是白色，而下半部綠色的部分變成了紅色。

圖3 查爾斯濾鏡下的翡翠樣品

3.4 紫外熒光觀察結(jié)果

如圖4所示，用365nm的短波紫外光燈對(duì)翡翠樣品A和B進(jìn)行照射，發(fā)現(xiàn)樣品B通體發(fā)藍(lán)白色熒光，而樣品A不發(fā)光。

圖4 紫外熒光照射下的翡翠樣品

3.5 紫外光譜結(jié)果

翡翠樣品A和B 在不同波長(zhǎng)的光波下進(jìn)行吸光度與透過(guò)率的測(cè)試，結(jié)果如表2和表3所示。在表2中，翡翠樣品A和B在437nm的光波透射下，翡翠樣品A的吸光度為1.245Abs，高于翡翠樣品B的吸光度0.972Abs，而在630nm、660nm及690nm的光波透射下，翡翠樣品B的吸光度分別為1.194Abs、1.267Abs及1.182Abs，都分別高于翡翠樣品A的吸光度1.069、1.148和1.074。

表2 翡翠樣品A與樣品B的不同波長(zhǎng)光波的吸光度(Abs)

在表3中，473nm的光波透過(guò)翡翠樣品A和B時(shí)，樣品A的透過(guò)率7.6%低于樣品B的10.4%，而在630nm、660nm和690nm的光波中，樣品A的光波透過(guò)率分別為3.6%、6.3%和4.6%，均高于樣品B的光波透過(guò)率2.7%、2.4%和2.9%。

表3 翡翠樣品A與樣品B的不同波長(zhǎng)光波的透過(guò)率

4 分析

4.1 放大鏡觀察分析

翡翠的翠性是區(qū)別其他相似玉石和仿冒品的特征之一，通過(guò)觀察翡翠樣品A，可見(jiàn)長(zhǎng)方形及方形的晶體交叉排列，可見(jiàn)閃光或者纖維狀者，表明翡翠樣品A翠性明顯。樣品A由于種細(xì)膩，其中硬玉礦物的顆粒度越小，結(jié)合緊密，水潤(rùn)透明度高，拋光面的橘皮效應(yīng)不明顯。翡翠樣品A具有天然翡翠的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征。

樣品B有蠟狀光澤，上部呈白色，底色干凈沒(méi)有雜質(zhì)，內(nèi)部可見(jiàn)分布較均勻的如干裂土壤的裂紋。在光照和放大鏡的觀察下，翡翠樣品B內(nèi)部礦物顆粒不明顯，不可見(jiàn)閃光或纖維狀者，因此，翠性不明顯。翡翠經(jīng)過(guò)酸洗、漂白以及充膠，可能存在上述觀察的特征。酸洗使翡翠中的雜質(zhì)被溶解帶出，因此臟底被漂白，但是也因此這種翡翠的內(nèi)部結(jié)構(gòu)會(huì)比較稀松，內(nèi)部的礦物解理不連貫，礦物顆粒的邊緣受到溶蝕，邊界模糊，顆粒的破碎程度較大。此情況下，注膠填充被酸洗破壞的裂隙和溶蝕小坑，會(huì)使翡翠質(zhì)地變密但蠟狀光澤增強(qiáng)。樣品B下部濃綠色的部分，光照觀察發(fā)現(xiàn)裂隙中的綠色更深，說(shuō)明樣品B在注膠后，可能進(jìn)行了局部染色，染色劑更多集中在裂隙中，使裂隙中的綠色變深。通過(guò)上述觀察和分析，樣品B具有注膠和染色翡翠的特征。

4.2 密度分析

采用靜水稱重法，稱量并計(jì)算翡翠樣品A與B的密度，分別為3.31g/cm3和2.55g/cm3。密度是天然翡翠區(qū)別于其他種類(lèi)玉石、仿制翡翠及人工處理翡翠的一個(gè)重要指標(biāo)。大部分天然翡翠的密度位于3.30～3.36g/cm3，而多數(shù)仿制的及人工處理的翡翠密度低于這個(gè)區(qū)間值。那么注膠的翡翠因含有膠質(zhì)填充物，密度一般也會(huì)低于3.30～3.36g/cm3的區(qū)間值。從計(jì)算結(jié)果看出，翡翠樣品A的密度3.31g/cm3在天然翡翠的密度區(qū)間，而翡翠樣品B的密度2.55g/cm3低于天然翡翠的密度區(qū)間，說(shuō)明樣品A具有天然翡翠的密度特征，而樣品B不具有天然翡翠的密度特征。

4.3 查爾斯濾色鏡分析

查爾斯濾色鏡是一種特殊的光學(xué)鏡片，它只能透過(guò)紅色及部分黃綠色的光，吸收其他色光的濾色鏡[7]。判斷翡翠價(jià)值高低的一項(xiàng)重要指標(biāo)是翡翠的顏色，翡翠中尤以陽(yáng)綠色為貴重，因此人工處理底色淺淡或是白底的翡翠，使其變成陽(yáng)綠色一般有兩種方式，第一種是輻射上色，第二種是染料染色。大部分翡翠改變顏色，都是以染色為主。高溫加熱使翡翠礦物顆粒及解理裂隙之間發(fā)生膨脹，而后把該翡翠浸泡在含鉻的綠色染料中上色。在染色過(guò)程中使用高壓，可使染料更加快速地填充到翡翠膨脹的裂隙中[8]。在查爾斯濾鏡下，用含鉻染料染色的綠色翡翠會(huì)變成粉紅至棕紅色，而天然綠色翡翠在濾鏡下不變色。因此，在查爾斯濾綠色鏡下變紅的綠色翡翠，都不是天然翡翠，是染色翡翠或者其他原料制成的仿冒翡翠[7]。

通過(guò)查爾斯濾鏡觀察白色強(qiáng)光照射下的兩塊翡翠樣品(圖3)，翡翠樣品A呈現(xiàn)原來(lái)的淡綠色，顏色沒(méi)有變化，而翡翠樣品B下半部的綠色部分變成了紅色，說(shuō)明樣品B的綠色部分是用含鉻染料染色而成。有的翡翠用含氧化鎳的染料染綠，在濾色鏡下不變色[5]。因此，樣品A沒(méi)有在查爾斯濾鏡觀察下變色，也不一定是天然翡翠，還要結(jié)合其他幾種鑒定方法，綜合性地對(duì)樣品A的性質(zhì)進(jìn)行判斷。

4.4 紫外熒光觀察分析

吳彬和馮安生認(rèn)為有部分白色的天然翡翠在紫外熒光觀察下會(huì)呈現(xiàn)弱橙色熒光[9]，但是沒(méi)有經(jīng)過(guò)人工處理的天然翡翠，以及不含礦物雜質(zhì)的天然翡翠，在紫外熒光觀察下都沒(méi)有熒光效應(yīng)。有機(jī)膠體有熒光效應(yīng)，酸洗處理后的翡翠結(jié)構(gòu)稀松，膠體浸入翡翠中，那么在紫外熒光的照射下，翡翠就會(huì)出現(xiàn)藍(lán)白色的熒光。熒光的強(qiáng)弱與充填的樹(shù)脂的種類(lèi)有關(guān)，改變注膠的化學(xué)性質(zhì)可以改變注膠的熒光效應(yīng)，市場(chǎng)上也出現(xiàn)了弱熒光甚至是沒(méi)有熒光的注膠翡翠[10]。本實(shí)驗(yàn)用365nm的短波紫外光燈對(duì)翡翠樣品A和B進(jìn)行照射(圖4)，發(fā)現(xiàn)樣品B通體發(fā)藍(lán)白色熒光，而樣品A不發(fā)熒光，說(shuō)明樣品B應(yīng)該是注膠翡翠。對(duì)樣品A的鑒定，還需聯(lián)合其他幾種鑒定手段共同判斷是否是天然翡翠。

4.5 紫外光譜分析

每個(gè)元素有固定的吸收光譜特征，利用紫外光譜分析可以鑒別翡翠顏色的真假，從而區(qū)別天然翡翠和人工處理翡翠。翡翠樣品A和B在437nm的光波透射下，翡翠樣品A的吸光度為1.245Abs，高于翡翠樣品B的吸光度0.972Abs，樣品A的透過(guò)率7.6%低于樣品B的10.4%。翡翠樣品A在紫光區(qū)437nm處吸光度比樣品B更高，且有明顯的吸收峰。天然翡翠在437nm處也有明顯的吸收峰，這是由于硬玉成分中含有微量的鐵元素形成的。在630nm、660nm和690nm的光波透射下，樣品A的光波透過(guò)率分別為3.6%、6.3%和4.6%，均高于樣品B的光波透過(guò)率2.7%、2.4%和2.9%，翡翠樣品B的吸光度分別為1.194Abs、1.267Abs及1.182Abs，都分別高于翡翠樣品A的吸光度1.069Abs、1.148Abs和1.074Abs。鉻元素染色的翡翠，在紅光區(qū)630nm、660 nm、690nm處有吸收峰，而天然翡翠的綠色是由于硬玉含鉻造成的，含鉻硬玉對(duì)可見(jiàn)光的吸收特征與綠色染料對(duì)可見(jiàn)光吸收特征截然不同，不在630nm、660 nm、690nm光波中產(chǎn)生明顯吸收峰。因此，翡翠樣品A具有天然翡翠的光譜吸收峰值特征，而翡翠樣品B相較于樣品A具有鉻染色特征。

結(jié) 論

翡翠樣品A通過(guò)以上五種鑒定方法顯示，它具玻璃光澤、翠性明顯，密度為3.31g/cm3位于天然翡翠的密度區(qū)間3.30～3.36g/cm3內(nèi)，查爾斯濾鏡下不變色，在紫外熒光照射下無(wú)熒光效應(yīng)，紫外光譜分析中，在437nm光波透射下的吸光度為1.245Abs，顯示了明顯的鐵元素吸收峰值，相對(duì)于翡翠樣品B，它的鉻吸收值較低且吸收峰值特征不明顯。因此，翡翠樣品A為天然翡翠。

翡翠樣品B通過(guò)以上五種鑒定方法顯示，它呈蠟狀光澤，翠性不明顯，其內(nèi)部紋理呈龜裂狀，樣品B下部濃綠色的部分，裂隙中的綠色更深，可能是染色劑大多集中在裂隙的原因。樣品B的密度為2.55g/cm3低于天然翡翠的密度區(qū)間3.30～3.36g/cm3，查爾斯濾鏡下綠色的部分變成紅色，在紫外熒光照射下通體出現(xiàn)藍(lán)白色熒光，紫外光譜分析中，在437nm的光波透射下，吸光度為0.972Abs，不具有明顯的鐵元素吸收峰值，在630nm、660nm及690nm的光波透射下，它的吸光度分別為1.194Abs、1.267Abs及1.182Abs，具有較高的鉻吸收峰值特征。因此，翡翠樣品B為注膠染色翡翠。