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)
琥珀是指經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的地質(zhì)作用石化形成的有機(jī)物,形成時(shí)代自晚古生代至新生代[1]。世界上產(chǎn)出琥珀的國(guó)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(chǎng)不斷擴(kuò)大,人們對(duì)其購(gòu)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(jià)值亦大不相同,故而對(duì)不同產(chǎn)地琥珀的鑒別顯得尤為重要。
21世紀(jì)以來(lái),國(guó)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(cè)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(lái)源。本文系統(tǒng)地歸納總結(jié)國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)我國(guó)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(wèn)題以及未來(lái)可研究的十大方向。
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(duì)琥珀產(chǎn)地的判斷具有可靠的參考價(jià)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(guò)長(zhǎng)時(shí)間的沉淀,其包裹的物質(zhì)種類繁多,常見(jiàn)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(jiàn)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]
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?yàn)橹袊?guó)撫順>緬甸>墨西哥>多米尼加>波羅的海,H元素平均含量排序?yàn)榫挼?多米尼加>中國(guó)撫順>墨西哥>波羅的海,O元素平均含量排序?yàn)椴_的海>中國(guó)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
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(duì)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(cè)定(表3、圖2),并通過(guò)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
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(guó)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(wú)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(dòng)與C—H單鍵彎曲振動(dòng)引起的吸收峰的相對(duì)強(qiáng)弱,故琥珀成熟度由大到小排序?yàn)榫挼?中國(guó)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]
三維熒光光譜反映熒光強(qiáng)度隨激發(fā)波長(zhǎng)(λex)和發(fā)射波長(zhǎng)(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(diǎn)[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(cè)試發(fā)現(xiàn)(表5),不同產(chǎn)地琥珀可見(jiàn)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]
目前,對(duì)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(wèn)題,如顏色分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)不全面、品種分類模糊、包裹體復(fù)雜難以鑒別、測(cè)試手段單一等。
為此,筆者提出未來(lái)可繼續(xù)研究的十大方向,具體如下:①?gòu)纳{(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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等;③判別琥珀包裹生物種類,推斷琥珀形成時(shí)代;④深化應(yīng)用穩(wěn)定同位素分析,判斷琥珀來(lái)源;⑤結(jié)合數(shù)學(xué)理論,優(yōu)化計(jì)算機(jī)譜峰擬合,快速匹配樣品與標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)光譜;⑥分析各產(chǎn)地琥珀有機(jī)成分的異同;⑦測(cè)試琥珀磷光光譜是否具有產(chǎn)地意義;⑧對(duì)比琥珀拉曼光譜有無(wú)明顯產(chǎn)地特征;⑨整理各產(chǎn)地琥珀收藏價(jià)值的評(píng)價(jià)依據(jù);⑩建立琥珀產(chǎn)地溯源數(shù)據(jù)庫(kù)。
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(guó))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(guò)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(qiáng)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(zhǎng)差異亦可為產(chǎn)地判別提供有價(jià)值的信息。
目前,琥珀來(lái)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(lái),對(duì)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(shí),需要尋求更加快速、可靠的測(cè)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。