不同產(chǎn)地琥珀的鑒別特征研究進(jìn)展

劉嘉鈞，呂欣怡

(1.桂林理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，廣西 桂林 541006；2.廣州城市理工學(xué)院 珠寶學(xué)院，廣東 廣州 510800)

0 引言

琥珀是指經(jīng)過漫長的地質(zhì)作用石化形成的有機物，形成時代自晚古生代至新生代[1]。世界上產(chǎn)出琥珀的國家和地區(qū)有很多，除南極洲外，各大洲均有產(chǎn)出[2]。隨著琥珀市場不斷擴大，人們對其購買與收藏的力度也逐步提升，琥珀的質(zhì)量與其顏色、品種、透明度、內(nèi)含物等密切相關(guān)，不同產(chǎn)地琥珀品質(zhì)有所差異，其價值亦大不相同，故而對不同產(chǎn)地琥珀的鑒別顯得尤為重要。

21世紀(jì)以來，國內(nèi)外學(xué)者圍繞琥珀展開深入細(xì)致的研究，地質(zhì)學(xué)者關(guān)注琥珀地質(zhì)成因方面，寶石學(xué)者集中于研究琥珀的寶石學(xué)、譜學(xué)特征等[3]。當(dāng)前研究顯示，利用現(xiàn)代測試技術(shù)可分析不同產(chǎn)地琥珀的成分特征、地球化學(xué)特征以及譜學(xué)特征，從而探索琥珀的產(chǎn)地來源。本文系統(tǒng)地歸納總結(jié)國內(nèi)外學(xué)者對我國撫順、波羅的海、多米尼加、墨西哥、緬甸等五大產(chǎn)地金珀的鑒別特征，指出目前琥珀產(chǎn)地溯源存在的問題以及未來可研究的十大方向。

1 寶石學(xué)特征

不同產(chǎn)地琥珀常規(guī)寶石學(xué)特征差異不大(表1)，其中顏色、內(nèi)含物以及紫外熒光的差異對琥珀產(chǎn)地的判斷具有可靠的參考價值。琥珀顏色可分為黃、棕、紅、藍(lán)、綠以及黑色系列等，五大產(chǎn)地金珀顏色色調(diào)略有不同，如多米尼加金珀呈淺黃色，而撫順金珀多為橘黃色[3]。琥珀形成需經(jīng)過長時間的沉淀，其包裹的物質(zhì)種類繁多，常見包裹體類型為植物、昆蟲等，五大產(chǎn)地金珀的氣泡、流淌紋的形狀、大小亦有所不同[4]。另外，撫順、緬甸金珀常見藍(lán)紫色熒光，多米尼加、墨西哥金珀熒光多為藍(lán)色，波羅的海金珀則具有藍(lán)白色熒光。

表1 五大產(chǎn)地金珀的寶石學(xué)特征[3-7]

2 地球化學(xué)特征

2.1 主量元素

琥珀的化學(xué)成分為C10H16O，主要由C、H、O等元素組成，可含有N、S、Al、Fe、Ca、Mg、Cu等微量元素[8]。綜合前人研究[1,4,9]，不同產(chǎn)地金珀C、H、O平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)具有顯著差異(表2)。根據(jù)C、H、O平均含量制作柱狀圖(圖1)發(fā)現(xiàn)，琥珀C元素平均含量排序為中國撫順>緬甸>墨西哥>多米尼加>波羅的海，H元素平均含量排序為緬甸>多米尼加>中國撫順>墨西哥>波羅的海，O元素平均含量排序為波羅的海>中國撫順>多米尼加>緬甸>墨西哥。

表2 五大產(chǎn)地金珀的C、H、O平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)[1,4,9]

圖1 五大產(chǎn)地金珀的C、H、O元素平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)柱狀圖

2.2 穩(wěn)定同位素

綜合同位素特征、物化性質(zhì)以及包裹體特征等，能夠準(zhǔn)確區(qū)分寶玉石產(chǎn)地[10]。王雅玫[11]等利用穩(wěn)定同位素比值質(zhì)譜儀(IRMS)對波羅的海、多米尼加、墨西哥、緬甸等地琥珀的13C、D、18O同位素進(jìn)行高精度測定(表3、圖2)，并通過δ13C、δD、δ18O的差異示蹤琥珀產(chǎn)地。

表3 五大產(chǎn)地金珀的δ13C、δD、δ18O同位素平均值 [11]

圖2 五大產(chǎn)地金珀的δ13C、δD、δ18O同位素平均值柱狀圖

3 光譜學(xué)特征

3.1 紅外光譜

琥珀基團(tuán)主要由C—H單鍵(3000～2800 cm-1)、C=O雙鍵(1800～1700 cm-1)、C—C單鍵(1500～1300 cm-1)、C—O單鍵(1300～1100 cm-1)、環(huán)外CH=CH2雙鍵(1100～900 cm-1)、環(huán)內(nèi)CH=CH2雙鍵(900～800 cm-1)組成[12]。

天然琥珀紅外吸收峰主要位于2929、2861、1732、1695、1457、1384 cm-1附近(表4)[13]，其中，緬甸琥珀1460 cm-1附近吸收尖峰具有產(chǎn)地意義，1227、1148 cm-1兩處吸收峰呈“M”型；波羅的海琥珀1265、1158 cm-1兩處吸收峰形成“波羅的海肩”[14-15]。此外，緬甸、多米尼加、中國等地琥珀環(huán)外CH=CH2雙鍵吸收明顯；緬甸、多米尼加及墨西哥琥珀無環(huán)內(nèi)CH=CH2雙鍵吸收峰，以此與其他產(chǎn)地琥珀區(qū)分[16]。隨著琥珀成熟度的增加，環(huán)外CH=CH2雙鍵不斷轉(zhuǎn)化為C—H單鍵，進(jìn)而影響到由CH=CH2雙鍵伸縮振動與C—H單鍵彎曲振動引起的吸收峰的相對強弱，故琥珀成熟度由大到小排序為緬甸>中國撫順>墨西哥>波羅的海>多米尼加[3]。

表4 五大產(chǎn)地金珀的紅外光譜特征[15-19]

3.2 三維熒光光譜

三維熒光光譜反映熒光強度隨激發(fā)波長(λex)和發(fā)射波長(λem)產(chǎn)生變化的三維矩陣光譜，通常利用等高線圖結(jié)合等角三維立體投影圖呈現(xiàn)，具備信息量大、靈敏度高等優(yōu)點[20]。天然琥珀特征熒光峰范圍為λex350～400 nm/λem400～450 nm，前人選定各產(chǎn)地金珀進(jìn)行測試發(fā)現(xiàn)(表5)，不同產(chǎn)地琥珀可見光區(qū)域內(nèi)的熒光峰特征與肉眼觀察或紫外光照射下產(chǎn)生的熒光顏色基本吻合[3]。

表5 五大產(chǎn)地金珀的三維熒光光譜特征[20-21]

4 存在問題及展望

目前，對于不同產(chǎn)地琥珀特征的研究主要集中在化學(xué)成分、光譜學(xué)特征等，并且利用穩(wěn)定同位素進(jìn)行產(chǎn)地溯源。但仍然存在一定的問題，如顏色分級標(biāo)準(zhǔn)不全面、品種分類模糊、包裹體復(fù)雜難以鑒別、測試手段單一等。

為此，筆者提出未來可繼續(xù)研究的十大方向，具體如下：①從色調(diào)、明度、彩度等方面歸納總結(jié)各產(chǎn)地顏色體系；②制定產(chǎn)地品種劃分的地方、行業(yè)、國家標(biāo)準(zhǔn)等；③判別琥珀包裹生物種類，推斷琥珀形成時代；④深化應(yīng)用穩(wěn)定同位素分析，判斷琥珀來源；⑤結(jié)合數(shù)學(xué)理論，優(yōu)化計算機譜峰擬合，快速匹配樣品與標(biāo)準(zhǔn)譜庫光譜；⑥分析各產(chǎn)地琥珀有機成分的異同；⑦測試琥珀磷光光譜是否具有產(chǎn)地意義；⑧對比琥珀拉曼光譜有無明顯產(chǎn)地特征；⑨整理各產(chǎn)地琥珀收藏價值的評價依據(jù)；⑩建立琥珀產(chǎn)地溯源數(shù)據(jù)庫。

5 結(jié)論

世界上五大主要產(chǎn)地(波羅的海、多米尼加、墨西哥、緬甸、中國)的琥珀在顏色、內(nèi)含物、著名品種等方面具有產(chǎn)地鑒定意義。不同產(chǎn)地琥珀主要化學(xué)成分C、H、O的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)有所不同，利用δ13C、δD、δ18O穩(wěn)定同位素分析可為產(chǎn)地溯源提供依據(jù)。各產(chǎn)地琥珀可通過紅外光譜在3000～2800 cm-1、1800～1700 cm-1、1300～1100 cm-1范圍內(nèi)吸收峰在峰強與峰形上的異同以示區(qū)分。熒光顏色與三維熒光光譜的熒光發(fā)射峰位和最佳激發(fā)波長差異亦可為產(chǎn)地判別提供有價值的信息。

目前，琥珀來源遍布世界各地，要形成統(tǒng)一的鑒定體系，仍然需要不斷地研究。在未來，對于其他琥珀產(chǎn)地的鑒別具有一定的發(fā)展空間。與此同時，需要尋求更加快速、可靠的測試技術(shù)以期更好地分析產(chǎn)地特征，為產(chǎn)地鑒定的發(fā)展提供技術(shù)支持。