緬甸紅色系列琥珀的光譜及顏色特征

董琳玲

(1.滇西應(yīng)用技術(shù)大學(xué)珠寶學(xué)院，云南 騰沖 679100；2.中國地質(zhì)大學(xué)珠寶學(xué)院，湖北 武漢430074)

緬甸琥珀是世界上琥珀種類中硬度最高的，其顏色通常較深，明度較低，多呈暗橘紅色和棕紅色[1]。隨著緬甸琥珀市場的接受度逐步提高，越來越多的緬甸琥珀產(chǎn)品出現(xiàn)在市場上。由于緬甸琥珀顏色的差異，導(dǎo)致其價(jià)格也相去甚遠(yuǎn)，目前關(guān)于琥珀的研究內(nèi)容主要有琥珀的優(yōu)化處理[2-5]，不同產(chǎn)地琥珀的鑒定特征[6-10]，琥珀的寶石學(xué)特征與譜學(xué)特征[7-18]等方面，但是關(guān)于不同顏色的緬甸琥珀的寶石學(xué)特征及其顏色定量表征的研究內(nèi)容不足。琥珀由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分以及形成過程等條件的差異，使其顏色存在細(xì)微差異。本文以緬甸紅色系列琥珀(血珀、棕紅珀、紅茶珀)樣品為研究對象，通過對其顏色參數(shù)定量表征以及所含有機(jī)官能團(tuán)特征進(jìn)行系統(tǒng)研究，對緬甸紅色系列琥珀的顏色、成熟度、氧化程度等進(jìn)行量化分析，為緬甸琥珀的品種劃分與分級提供一定的理論依據(jù)。

圖1 緬甸紅色系列琥珀樣品Fig.1 Red series amber samples from Myanmar注：ZH1～ZH5為棕紅珀；XC1～XC5為血茶珀；X1～X4為血珀

1 樣品及測試方法

1.1 研究樣品

本次實(shí)驗(yàn)所用的緬甸琥珀樣品(圖1)均購買于云南騰沖琥珀市場，肉眼下觀察樣品色調(diào)為不同程度的橙紅色，結(jié)合地方標(biāo)準(zhǔn)[19]對其品種歸類，分為三類：緬甸棕紅珀5顆(ZH1～ZH5)、緬甸血茶珀5顆(XC1～XC5)和緬甸血珀4顆(X1～X4)。

1.2 測試方法

采用Bruker Vertex 80傅里葉變換紅外光譜儀及反射附件對緬甸琥珀樣品進(jìn)行無損測試，測試條件：采用鏡面反射法，圖譜經(jīng)K—K轉(zhuǎn)換為紅外吸收光譜，分辨率4 cm-1，樣品和背景掃描時(shí)間均為64 s，光柵8 mm，測試范圍400～4 000 cm-1，掃描次數(shù)32次，掃描速度10 kHz。

采用天瑞Dual-100拉曼光譜儀對緬甸琥珀樣品進(jìn)行測試，測試條件：激光波長785 nm，激光功率500 mW，積分時(shí)間1 000 ms，測試范圍3 200～400 cm-1，分辨率10 cm-1。

采用Perkin-Elmer Lambda 650紫外-可見分光光度計(jì)對緬甸琥珀樣品進(jìn)行測試，測試條件：測試范圍380～780 nm，掃描速度為267 nm/min，光譜分辨率為1 nm；對血珀樣品進(jìn)行顏色測量，基于CIE 1976L*a*b和均勻色空間，采用積分球收集琥珀樣品表面的反射信號(hào)，再將反射信號(hào)轉(zhuǎn)化為顏色參數(shù)并選取，照明條件:D65標(biāo)準(zhǔn)光源，采用 10°觀察者視場。

2 測試結(jié)果與討論

2.1 紅外光譜分析

圖2 不同品種緬甸琥珀樣品的紅外吸收光譜：a.棕紅珀；b.血茶珀；c.血珀Fig.2 Infrared spectra of different varieties amber samples from Myanmar：a.Brown red amber;b.Blood tea amber;c.Blood amber

圖3 緬甸紅色系列琥珀樣品的紅外吸收光譜Fig.3 Infrared spectra of red series amber samples from Myanmar

筆者遴選出了6顆具有代表性的琥珀樣品進(jìn)行對比分析，測試結(jié)果如圖3所示。通過分析紅色系列緬甸琥珀的紅外光譜可以看出，不同品種的緬甸琥珀的紅外光譜均顯示出較好的統(tǒng)一性，總體來說都具有緬甸琥珀的紅外光譜的吸收峰特征，但不同品種在峰強(qiáng)、峰形和峰位上有一定的差異，如與含氧基團(tuán)的振動(dòng)有關(guān)的1 720、1 227、1 153、1 035 cm-1附近的振動(dòng)峰。通過分析這4個(gè)吸收峰的相對強(qiáng)度來探究不同品種琥珀樣品的氧含量變化特征。為減少樣品本身?xiàng)l件和測試條件等因素的影響，本文采取峰高比值法，從而半定量分析氧含量變化[22]，將1 720、1 227、1 153、1 035 cm-1附近的4個(gè)吸收峰均對2 929 cm-1附近的主峰進(jìn)行歸一化處理，得到4個(gè)吸收峰的相對強(qiáng)度。結(jié)果(表1和圖4)顯示，所有樣品的I1 720/I2 929<1，表明該批琥珀樣品并未經(jīng)過人工熱處理[8]；位于1 720、1 227、1 153、1 035 cm-1附近的4個(gè)含氧基團(tuán)的吸收峰的相對強(qiáng)度平均值呈不均勻增加趨勢，即氧相對含量呈不均勻增加趨勢，與肉眼觀察的顏色對比,可見顏色深淺和氧含量基本呈正相關(guān)，氧化程度越高，顏色越深，即一般來說，氧化程度血珀>血茶珀>棕紅珀，但因差異較小并不能提供品種分類的診斷性證據(jù)，只能起輔助判斷的作用。

表1 含氧基團(tuán)振動(dòng)峰(1 720、1 227、1 153、1 035 cm-1附近)與主峰(2 929 cm-1附近)強(qiáng)度比值Table 1 Intensity ratio of the vibrational peaks of each oxygen containing group (1 720,1 227,1 153,1 035 cm-1) to the main peak (2 929 cm-1)

圖4 緬甸琥珀樣品含氧基團(tuán)吸收峰的強(qiáng)度比值趨勢變化圖Fig.4 Trend of intensity ratio of oxygen containing group of amber samples from Myanmar

2.2 拉曼光譜分析

在拉曼光譜測試中，由于緬甸琥珀熒光散射比較嚴(yán)重，所測拉曼譜線均出現(xiàn)了基線漂移的情況，故對全部拉曼光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行了基線校正和平滑處理。結(jié)果(圖5)顯示，由C-H飽和鍵伸縮振動(dòng)致2 915 cm-1附近的譜峰；環(huán)外非共軛C═C伸縮振動(dòng)致1 650 cm-1附近譜峰；由飽和C-H鍵彎曲振動(dòng)致1 454，1 350,992 cm-1附近譜峰；由C-CH鍵彎曲振動(dòng)致1 232 cm-1附近弱振動(dòng)峰；由C-O鍵伸縮振動(dòng)引起1 125 cm-1附近譜峰；由C-C鍵伸縮振動(dòng)引起738 cm-1附近譜峰[15]，由C-O-C鍵伸縮振動(dòng)致595 cm-1附近譜峰；由C-C-O鍵彎曲振動(dòng)致470 cm-1附近譜峰[23]。具體拉曼光譜的峰值指派見表2。

圖5 不同品種緬甸琥珀樣品的拉曼光譜：a、c、e為原始圖；b、d、f為基線校正圖Fig.5 Raman spectra of different varieties of amber samples from Myanmar：a，c，e.Original diagram；b，d，f.Baseline correction diagram

表2 緬甸紅色系列琥珀樣品的拉曼吸收峰位置指派Table 2 Raman peak positions assignment of red series amber samples from Myanmar /cm-1

圖6 緬甸紅色系列琥珀樣品的拉曼光譜Fig.6 Raman spectra of red series amber samples from Myanmar

圖7 緬甸琥珀樣品N值對比圖Fig.7 Maturity comparison of amber samples from Myanmar

表3 緬甸紅色系列琥珀樣品的拉曼峰強(qiáng)度比值Table 3 Intensity ratio of Raman peak positions of red series amber samples from Myanmar

2.3 紫外-可見光光譜分析

實(shí)驗(yàn)琥珀樣品普遍透明度較差，故采用反射法對比分析緬甸血珀、緬甸棕紅珀、緬甸血茶珀樣品的紫外-可見吸收光譜(圖8)，其紫外光譜均較為相似，在藍(lán)紫綠區(qū)400～560 nm 范圍內(nèi)存在不同程度的均勻吸收，因此緬甸紅色系列琥珀樣品呈現(xiàn)吸收光的補(bǔ)色，即不同程度的橙紅色調(diào)，但拐點(diǎn)有些許差異，如緬甸血珀樣品的拐點(diǎn)(570 nm 左右)比血茶珀樣品的拐點(diǎn)(510 nm 左右)、棕紅珀樣品的拐點(diǎn)(490 nm 左右)發(fā)生了紅移，這與三者的顏色深淺相符，即緬甸紅色系列琥珀樣品的顏色越深，其拐點(diǎn)越靠近紅端。

表4 緬甸紅色系列琥珀樣品的色度參數(shù)Table 4 The chromaticity parameters of red series amber samples from Myanmar

2.4 氧含量對顏色的影響

表5 緬甸紅色系列琥珀樣品的相對氧含量與色度參數(shù)Table 5 The relative oxygen content and chromaticity parameters of red series amber samples from Myanmar

圖9 相對氧含量與色度參數(shù)相關(guān)性圖Fig.9 Correlation between relative oxygen content and chromaticity parameters

3 結(jié)論

以緬甸紅色系列琥珀為研究對象，通過紅外光譜、拉曼光譜與紫外-可見光譜的研究，結(jié)合其顏色參數(shù)的分析，較系統(tǒng)地了解緬甸紅色系列琥珀光譜和顏色特征的差異，為緬甸紅色系列琥珀的品種分類與顏色定量表征提供一定理論依據(jù)，得出的結(jié)論如下。

(1)不同品種的緬甸紅色系列琥珀樣品的紅外光譜基本一致，紅外光譜結(jié)果顯示琥珀的顏色深淺和氧含量基本呈正相關(guān)，氧化程度越高，顏色越深，氧化程度排序?yàn)榫挼檠?緬甸血茶珀>緬甸棕紅珀，可作為輔助判斷的作用。

(2)不同品種的緬甸紅色系列琥珀樣品的激光拉曼光譜基本一致，顏色較深的樣品的成熟度基本大于顏色較淺的樣品，成熟度排序是緬甸血珀>緬甸棕紅珀>緬甸血茶珀，具有一定品種區(qū)分性。