充填處理緬甸根珀的鑒別特征

吳 彤，白 瑩

(滇西應(yīng)用技術(shù)大學(xué)珠寶學(xué)院，云南 騰沖 679100)

緬甸琥珀的種類繁多，其中根珀是眾多緬甸琥珀品種中較為特殊的一種[1]，緬甸根珀具有顏色豐富、硬度高的特點(diǎn)。但有關(guān)根珀優(yōu)化處理的寶石學(xué)相關(guān)文章十分有限，對(duì)于根珀優(yōu)化處理的方法、優(yōu)化處理參數(shù)等內(nèi)容都較少涉及。目前市場(chǎng)上常見的優(yōu)化處理方法有染色、壓制、充填等[2]，充填又分為充膠和充油，充油有利于提高表面光澤度，充膠是由于天然根珀存在較多的裂隙和孔洞，加工過(guò)程中容易破碎，且孔洞在加工成品后也會(huì)表現(xiàn)出凹陷影響美觀，將膠充填至裂隙孔洞處有利于加工和增加重量，且在根珀經(jīng)過(guò)酸洗后也可以采用充填處理來(lái)修補(bǔ)，充填處理后的根珀與天然根珀外觀基本一致，肉眼鑒別有一定難度。本文針對(duì)根珀的優(yōu)化處理方法，主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)并結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)比分析天然與充填緬甸根珀的寶石學(xué)特征、譜學(xué)特征、化學(xué)成分的異同，得到充填緬甸根珀的鑒定特征。掌握市場(chǎng)常見的根珀的優(yōu)化處理方法、工藝參數(shù)以及優(yōu)化處理根珀的鑒別特征十分重要，讓人們進(jìn)一步了解緬甸根珀特性，通過(guò)天然緬甸根珀和優(yōu)化處理緬甸根珀的對(duì)比研究，為天然緬甸根珀和優(yōu)化處理品的鑒定提供依據(jù)，為規(guī)范市場(chǎng)做出貢獻(xiàn)。

1 樣品情況及測(cè)試方法

1.1 樣品情況

文中所用的緬甸根珀實(shí)驗(yàn)樣品在云南騰沖林云琥珀市場(chǎng)采購(gòu)所得，多為表面經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單拋光的弧面不規(guī)則塊狀。實(shí)驗(yàn)樣品選舉了具有代表性的天然緬甸根珀和優(yōu)化處理根珀總共10塊進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試和分析，其中天然緬甸根珀3塊，編號(hào)mdtr；充膠緬甸根珀5塊，編號(hào)mdcj；充油緬甸根珀2塊，編號(hào)mdcy(圖1)。

1.2 測(cè)試方法

所有實(shí)驗(yàn)均在滇西應(yīng)用技術(shù)大學(xué)珠寶學(xué)院寶石實(shí)驗(yàn)室完成，常規(guī)寶石學(xué)測(cè)試包括包括放大觀察，靜水稱重法，折射率測(cè)定，熒光特征觀察等。

紅外光譜測(cè)試實(shí)驗(yàn)紅外光譜儀器型號(hào)：NicoletTMiS50傅立葉變換紅外光譜儀，采用反射法，樣品掃描次數(shù)：32次；分辨率：4 cm-1；測(cè)試范圍：400～3200 cm-1；測(cè)試電壓：220 V。結(jié)果用Origin軟件制圖進(jìn)行分析。

成分分析實(shí)驗(yàn)所用熒光光譜儀型號(hào)：QUANTX X射線能譜儀，屬于物質(zhì)化學(xué)成分分析技術(shù)，實(shí)驗(yàn)室有效元素測(cè)量范圍：Na11～U92。測(cè)試條件為管電壓4～12 kV；管電流1.98 mA；計(jì)數(shù)時(shí)間50s。

熒光分光光譜測(cè)試采用港東F-380熒光分光光度計(jì)，激發(fā)和發(fā)射狹縫寬度均為5 nm，掃描速度均為 1200 nm/min，電壓400 V。以380 nm為激發(fā)波長(zhǎng)，測(cè)試樣品的發(fā)射光譜。

2 測(cè)試結(jié)果與分析

2.1 常規(guī)寶石學(xué)特征

2.1.1 放大觀察

緬甸根珀為不透明的琥珀，放大觀察發(fā)現(xiàn)天然緬甸根珀樣品為樹脂光澤，貝殼狀斷口，在根珀的形成過(guò)程中受到方解石的侵蝕[3]，讓根珀呈現(xiàn)不同程度白色和褐黃色等褐色調(diào)顏色相互的交錯(cuò)紋理(圖2a)，表面存在大量裂隙(圖2b)，與白色片狀方解石交錯(cuò)分布。充膠緬甸根珀樣品為樹脂光澤，可觀察到表面充膠處有明顯下凹和異常油脂光澤(圖2c)，裂隙處更加明顯，表面拋光不完全處也可存在明顯油脂光澤(圖2d)，肉眼可見的塑料感。充油緬甸根珀表面會(huì)存在所充油脂的殘余(圖2e)，裂隙處分布油脂，用紙擦去表面油脂后，放大觀察可見表面存在很多細(xì)小油脂光澤的點(diǎn)狀凹坑。

2.1.2 基本特征

由靜水稱重實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出，天然緬甸根珀平均相對(duì)密度為1.108 g/cm3，平均折射率為1.55，長(zhǎng)波下顯示中藍(lán)白色熒光，短波下發(fā)較弱藍(lán)紫色熒光；充膠緬甸根珀平均密度為1.070 g/cm3，平均折射率為1.55，長(zhǎng)波下顯示強(qiáng)藍(lán)白色—紫色熒光，短波下弱藍(lán)色熒光，充膠處明顯強(qiáng)藍(lán)白色熒光；充油緬甸根珀平均密度為1.039 g/cm3，平均折射率為1.53，長(zhǎng)波下白堊色熒光，短波下弱藍(lán)紫色熒光；經(jīng)過(guò)充油優(yōu)化處理后緬甸根珀樣品的相對(duì)密度降低，可能是由于充入油脂后浮力的增加，樣品折射率數(shù)據(jù)沒有存在太大區(qū)別，不論是充膠，還是充油都可發(fā)現(xiàn)其熒光明顯增強(qiáng)。各項(xiàng)特征見表1。

表1 基本寶石學(xué)特征數(shù)據(jù)Table 1 The data sheet of basic gemological characteristics

充膠緬甸根珀不論長(zhǎng)波還是短波下都可觀察到充膠處明顯的白堊色熒光(圖3a、3b)；充油緬甸根珀不論是在短波還是長(zhǎng)波紫外光下所呈現(xiàn)的熒光明顯比天然緬甸根珀強(qiáng)，而且充油緬甸根珀熒光區(qū)域不連續(xù)特征更加明顯(圖3c、3d)。

3 大型儀器測(cè)試

3.1 紅外光譜分析

采用傅里葉變換紅外光譜儀，所測(cè)樣品紅外光譜(圖4)測(cè)試結(jié)果顯示：位于3000～2800 cm-1范圍的紅外吸收峰與CH2伸縮振動(dòng)相關(guān)，由主峰2930 cm-1和次峰2860 cm-1兩個(gè)主要的紅外吸收峰組成，2930 cm-1處的紅外吸收峰是CH2反對(duì)稱伸縮振動(dòng)所致，2860 cm-1處的紅外吸收峰由CH3對(duì)稱伸縮振動(dòng)所致；1720 cm-1處的紅外吸收峰是酯類羰基C=O伸縮振動(dòng)所致[4-5]；1460 cm-1和1380 cm-1處的紅外吸收峰是烷烴的彎曲振動(dòng)所致；位于1460 cm-1處的紅外吸收峰與CH2彎曲振動(dòng)及CH3不對(duì)稱彎曲振動(dòng)有關(guān)，而位于1380 cm-1處的紅外吸收峰則由CH3對(duì)稱彎曲振動(dòng)所致，這表明根珀的基本骨架是脂肪烴結(jié)構(gòu)；1030 cm-1處的紅外吸收峰是酯類C—O—C伸縮振動(dòng)所致；1228、978 cm-1處的紅外吸收峰是由C—O伸縮振動(dòng)所致[6-8]。所測(cè)樣品2500～2000 cm-1范圍內(nèi)均可見微弱紅外吸收峰，所對(duì)應(yīng)官能團(tuán)為三鍵和累積雙鍵，C≡C、C≡N、N=C—O、O=C=O等[9]。

對(duì)比天然緬甸根珀與充膠緬甸根珀的紅外光譜圖(圖4)可以得出，在指紋區(qū)紅外光譜范圍內(nèi)充膠緬甸根珀的紅外吸收峰明顯增多出現(xiàn)1240、1180、1103、827 cm-1強(qiáng)紅外吸收峰，1240 cm-1與1180 cm-1紅外吸收峰歸屬于C—C伸縮振動(dòng)所致，1103 cm-1紅外吸收峰歸屬于C—O伸縮振動(dòng)所致，827 cm-1紅外吸收峰歸屬于C—H面外彎曲振動(dòng)所致，且與天然根珀相比出現(xiàn)1510、1610 cm-1強(qiáng)吸收峰，紅外吸收峰的增多和強(qiáng)度增強(qiáng)，可能是由于所充填的物質(zhì)所致或者與充填時(shí)的處理工藝有關(guān)。

由圖4可知，充油處理后歸屬于醇類C—O伸縮振動(dòng)引起的紅外吸收范圍1000～1260 cm-1的吸收峰有合并的趨勢(shì)，且相對(duì)強(qiáng)度增強(qiáng)，位于1750 cm-1的由酯類羰基C=O伸縮振動(dòng)所致的紅外吸收峰吸收強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，結(jié)合前人研究[10]，可判定緬甸根珀1750 cm-1處的紅外吸收峰強(qiáng)度的增大與其發(fā)生了氧化作用有關(guān)，表明了C=O官能團(tuán)濃度增多，可能是由于在充油過(guò)程中進(jìn)行了氧化加熱，就寶石的充油工藝而言，可能是在充油過(guò)程中，為讓所充油脂能更好的滲透寶石，所以進(jìn)行了加熱。

3.2 X射線熒光光譜分析

緬甸根珀中礦物包裹體主要為方解石、黃鐵礦、磷灰石和硅酸鹽礦物[1]。經(jīng)過(guò)Low Za、Low Zb、Low Zc方法對(duì)7件緬甸根珀樣品的主要元素Ca、Fe、Si等進(jìn)行測(cè)試并比較分析，此方法條件下易激發(fā)出元素Cl、K、Ca、Fe、Cu、Al、Si、Mg、S、Ti。充填的物質(zhì)主要為有機(jī)物，而使用的X射線熒光光譜儀儀器局限性，無(wú)法測(cè)試C、H、O。測(cè)量得出緬甸根珀樣品所含元素為 Cl、K、Ca、Fe、Cu、Al、Si、Mg、S、Ti等(圖5)，經(jīng)過(guò)充膠，充油，烤色后的緬甸根珀所檢出的化學(xué)成分與天然緬甸根珀相比未見明顯差異。

3.3 F-380熒光分光光度計(jì)分析

樣品在380 nm波長(zhǎng)的激發(fā)光照射下，其熒光光譜如圖6所示。很多能發(fā)出熒光的物質(zhì)的發(fā)射熒光光譜只有一個(gè)熒光帶，不像激發(fā)光譜存在多個(gè)激發(fā)帶，這是因?yàn)槲镔|(zhì)在吸收了光后，分子可以由基態(tài)躍遷到幾個(gè)不同的電子激發(fā)態(tài)，然后呈現(xiàn)多個(gè)激發(fā)峰值，而在發(fā)射波長(zhǎng)下只有第一電子激發(fā)態(tài)的最低震動(dòng)能級(jí)降落至基態(tài)，所以熒光光譜通常只呈現(xiàn)一個(gè)熒光帶[11]。將數(shù)據(jù)整理后得出表2，通過(guò)表2中數(shù)據(jù)和圖6可以得出其整體形狀及波峰橫坐標(biāo)位置幾乎相同，波峰的位置約維持在430 nm。

表2 熒光光譜數(shù)據(jù)匯總Table 2 Summary of fluorescence spectral data

4 結(jié)論

本文對(duì)天然緬甸根珀及其充填處理品的寶石學(xué)特征和譜學(xué)特征進(jìn)行研究和分析，閱讀文獻(xiàn)并結(jié)合對(duì)樣品的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析對(duì)比天然緬甸根珀及其優(yōu)化處理品進(jìn)行鑒別，得出以下結(jié)論：

(1)充膠緬甸根珀表面會(huì)表現(xiàn)為異常的油脂光澤，有明顯下凹且下凹處顯示異常白堊色熒光,紅外吸收峰增多1240、1180、1103、827、1510、1610 cm-1強(qiáng)紅外吸收峰，可能是由于充填物質(zhì)引起的紅外吸收峰，這可以作為鑒定充膠根珀的特征。

(2)充油緬甸根珀相對(duì)密度會(huì)有所降低，可觀察到樣品表面的殘余油脂，將油脂擦去后會(huì)有黏手感，整體熒光增強(qiáng)，1000～1260 cm-1范圍的吸收峰有合并的趨勢(shì)，且相對(duì)強(qiáng)度增強(qiáng)，位于1747 cm-1的紅外吸收峰吸收強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，且峰型變得尖銳，可作為鑒別充油緬甸根珀的輔助鑒別依據(jù)。

(3)對(duì)于本文的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析討論后，實(shí)驗(yàn)中所用X射線熒光能譜儀的局限性(儀器所測(cè)元素范圍為Na～U)，是否能通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)所測(cè)范圍外的元素來(lái)判斷根珀樣品是否經(jīng)過(guò)了充填還值得去研究；相比天然緬甸根珀，充膠緬甸根珀的紅外光譜測(cè)試結(jié)果指紋區(qū)顯示紅外吸收峰明顯增多，紅外吸收峰的增多和強(qiáng)度增強(qiáng)是否是由于充填工藝引起也有待探討。