一类绿松石仿制品的宝石学特征研究

陈全莉， 艾苏洁， 王谦翔， 刘衔宇， 2， 3*， 丁欣荣， 尹作为

1. 中国地质大学(武汉)珠宝学院， 湖北 武汉 430074

2. 中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院， 湖北 武汉 430074

3. 中国地质大学(武汉)地球内部多尺度成像湖北省重点实验室， 湖北 武汉 430074

一类绿松石仿制品的宝石学特征研究

陈全莉1， 艾苏洁1， 王谦翔1， 刘衔宇1， 2， 3*， 丁欣荣1， 尹作为1

1. 中国地质大学(武汉)珠宝学院， 湖北 武汉 430074

2. 中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院， 湖北 武汉 430074

3. 中国地质大学(武汉)地球内部多尺度成像湖北省重点实验室， 湖北 武汉 430074

绿松石； 绿松石仿制品； 红外吸收光谱； X粉晶衍射； 顽火辉石

引 言

绿松石作为中国四大玉石之一， 是深受人们喜爱的宝玉石品种。 近年来， 由于绿松石资源短缺， 颜色鲜艳、 质地优良的绿松石十分少见， 2014年高品质绿松石的市场价已达3 000元·g-1。 为了缓解优质绿松石的供需要求， 绿松石仿制品的种类亦日益增多。

绿松石的仿制品由来已久， 早期主要以染色压制碳酸盐为主， 后期陆续出现天然矿物的绿松石仿制品， 如染色磷铝石、 染色玉髓以及染色菱镁矿等， 这些仿制品普遍不具有天然绿松石的颜色和结构特征， 物理和光学性质与天然绿松石也有较大差异。 此外， “合成”绿松石在市面上也大量涌现。 1972年由吉尔森公司生产的“合成”绿松石面市， 被认为是原材料再生产的产品， 而不是真正意义的人工合成品； 吉尔森法“合成”绿松石采用了制陶瓷的工艺过程， 生产出的“合成”绿松石结构单一， 具碎斑状、 角砾状构造， 放大可见“麦片粥”效果[1-5]。 我国采用现代测试技术对绿松石的性质进行研究起源于20世纪80年代， 主要通过常规宝石学测试方法对绿松石及其仿制品的表面显微特征、 物理、 力学性质进行了对比研究； 陈全莉等[2-3]则通过红外吸收光谱仪对绿松石优化处理品及绿松石仿制品的红外光谱进行了系统研究， 得出不同种类绿松石仿制品及绿松石优化处理品与天然绿松石的红外光谱显著不同， 红外光谱是鉴别天然绿松石及其仿制品与优化处理品的一种无损有效的测试手段。

近期， 市场上出现了一类新型的绿松石仿制品， 该类仿制品主要以手串、 手链及观赏石销售， 颜色主要为白色、 绿色和蓝色， 结构细腻， 克价5～30元不等， 与天然绿松石较为相似， 目前对这类绿松石仿制品的矿物组成成分、 宝石学性质等尚缺少系统研究。 本研究选取该类绿松石仿制品的典型样品进行常规宝石学测试、 红外吸收光谱及XRD粉晶衍射分析， 旨在揭示这类绿松石仿制品的主要矿物组成和结构特征， 对这类绿松石仿制品的鉴别提供科学依据。

1 实验部分

所用绿松石仿制品样品均购自于广州荔湾广场， 主要包括灰白色系和蓝色系仿铁线绿松石样品(图1)。 样品多呈蜡状-土状光泽； 不透明， 质地较细腻， 宝石学参数见表1。

常规宝石学测试显示， 该类绿松石仿制品表面均具有角砾状构造， 其中， 蓝色样品表面可见明显的深蓝色颗粒外观(图2)， 白色样品表面见黑色点状物质， 四块样品的铁线均呈浅棕黄色， 分布形态单一， 铁线粗细均匀， 浮于表面。 蓝色绿松石仿制品样品多为蜡状光泽， 白色样品多呈土状光泽， 蓝色样品折射率在1.54～1.56， 白色样品折射率在1.57～1.58。 此外， 四块样品在紫外荧光下均有特征的荧光现象， 短波紫外荧光灯下四块样品均为浅蓝紫色荧光， 长波下均呈强蓝白色荧光， 样品上的“铁线”在在长波下均呈明亮的白色荧光。

图1 绿松石仿制品样品

标本形状颜色光泽折射率(点)紫外荧光表面特征相对密度D⁃1球形蓝色蜡状光泽1 56SW浅蓝紫色，LW蓝白色深蓝色颗粒物质，棕黄色铁线2 498D⁃2球形灰白土状光泽1 57SW浅蓝紫色，LW蓝白色黑色点状物质，浅棕色铁线2 612D⁃3方形蓝色蜡状光泽1 54SW浅蓝紫色，LW蓝白色深蓝色颗粒物质，棕黄色铁线2 317D⁃4方形灰白土状光泽1 58SW浅蓝紫色，LW蓝白色黑色点状物质，浅棕色铁线2 261

图2 绿松石仿制品表面的颗粒

分别选取四块样品进行红外吸收光谱和X射线粉晶衍射分析测定。 前者使用中国地质大学(武汉)珠宝学院的德国布鲁克Vertex 80型红外光谱仪及镜面反射附件， 分辨率为8 cm-1， 扫描次数： 32， 测定光谱范围为400～4 000 cm-1。 后者使用中国地质大学(武汉)材化学院德国Bruker AXS D8-Focus X射线衍射仪， 测试条件： CuKα射线， Ni滤波， 40 kV， 40 mA， LynxEye192位阵列探测器， 扫描步速每步0.05 s，λ=0.154 059 8 nm， 测试温度： 22.3 ℃， 环境光湿度： 27%。

2 结果与讨论

2.1 X射线粉晶衍射分析

图3显示， 四块绿松石仿制品样品的X射线粉晶衍射图谱相似， 衍射峰位基本一致， 峰值接近， 个别峰强弱稍有差异， 说明四块样品的组成矿物类似。 经与矿物粉晶衍射标准数据库比对， 四块样品均显示顽火辉石与石英的混合粉晶衍射峰， 其中顽火辉石含量在80%以上， 且四款样品在20°<2θ<40°间， 均存在宽缓峰形的基线， 指示四块样品中可能含有某种非晶态物质。

2.2 红外吸收光谱分析

辉石族矿物的红外吸收光谱一般可分为三个区， 分别为： 1 100～850， 750～600和600～300 cm-1。

(1)1 100～850 cm-1为Si—O振动最强吸收区， 有4～6个吸收带(肩)， 属Si—O—Si和O—Si—-O的对称和反对称伸缩振动， 频率主要分布在1 060 cm-1(很强峰)、 1 010 cm-1(很强峰)、 950 cm-1(很强峰)、 930 cm-1(强峰)、 860 cm-1(强峰)附近， 由于谱带复杂， 尚无法确切指定谱带归属[7]。 对比图4， 1 012， 942， 858 cm-1处的红外吸收峰属于顽火辉石中Si—O—Si和O—Si—O的对称和反对称的伸缩振动峰， 顽火辉石的1 060 cm-1处吸收强峰在图4中未见， 可能被1 088 cm-1处红外吸收峰所包裹重叠， X射线粉晶衍射分析证实该类绿松石仿制品中有少量石英， 故1 088 cm-1附近的吸收峰则很可能与石英中的Si—O伸缩振动有关[7]。

图3 绿松石仿制品的X射线粉晶衍射图

图4 绿松石仿制品的红外吸收光谱图

(2)750～600 cm-1吸收区， 辉石族矿物吸收强度表现为中等～弱， 有2个或4个锐吸收带， 属Si—O—Si的伸缩振动， 顽火辉石在该处振动频率主要分布在745 cm-1(弱峰)、 724 cm-1(弱峰)、 690 cm-1(中等峰)、 650 cm-1(中等峰)附近， 对比图4， 735， 682， 649 cm-1附近吸收谱峰与顽火辉石吻合， 799 cm-1附近吸收峰则与石英中的Si—O—Si对称伸缩振动有关。

(3)600～400 cm-1强吸收区， 表现为辉石族矿物的Si—O弯曲振动与M—O的伸缩振动。 在此范围内， 吸收峰主要位于545， 515， 484和429 cm-1附近。

图5 顽火辉石的红外吸收光谱图[6]

3 结 论

(1)研究的绿松石仿制品表面具典型的角砾状构造， 铁线浮于表面， 分布形态单一， 并在蓝色样品上可见明显的深蓝色颗粒， 白色样品上见黑色点状物质， 为典型的压制处理特征， 蓝色绿松石仿制品则经染色压制处理。

(2)此类绿松石仿制品折射率较天然绿松石低， 在1.54～1.58， 紫外荧光下表现为强蓝白色荧光， 而天然绿松石荧光呈惰性。 表面的角砾状构造及紫外强荧光可作为鉴别其与天然绿松石的重要证据。

[1] ZHANG Bei-li(张蓓莉). Systematic Gemmology(系统宝石学). Beijing： Geology Publishing House(北京： 地质出版社)， 2006.

[2] CHEN Quan-li, QI Li-jian, ZHANG Yan(陈全莉， 亓利剑， 张 琰). Journal of Gems and Gemmology(宝石和宝石学杂志), 2006, 8(1)： 9.

[3] CHEN Quan-li, YUAN Xin-qiang(陈全莉， 袁心强). Journal of Gems and Gemmology(宝石和宝石学杂志), 2010, 12(1)： 1.

[4] Chen Quanli, Yin Zuowei, Qi Lijian, et al. Gems and Gemology, 2012, 48(3): 198.

[5] Qi L J, Yan W X, Yang M X. Journal of Gemology, 1998, 26(1): 1.

[6] PENG Wen-shi, LIU Gao-kui(彭文世， 刘高魁). Infrared Spectrum Atlas of Mineral(矿物红外光谱图集). Beijing: Science Press(北京： 科学出版社)， 1982. 359.

[7] Farmer V C(法默 V C， 著). Infrared Spectroscopy of Mineral(矿物的红外光谱). Translated by YING Yu-pu, WANG Shou-song, LI Chun-geng, et al(应育浦, 汪寿松, 李春庚， 等， 译). Beijing: Science Press(北京: 科学出版社), 1982. 88.

*Corresponding author

The Gemological Characteristics of One Kind Turquoise Imitation

CHEN Quan-li1, AI Su-jie1, WANG Qian-xiang1, LIU Xian-yu1， 2， 3*, DING Xin-rong1, YIN Zuo-wei1

1. Gemological Institute, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China

2. Institute of Geophysics and Geomatics, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China

3. Hubei Subsurface Multi-scale Imaging Key Laboratory, China University of Geosciences, Wuhan 430074， China

Turquoises; Imitation of turquoise; Infrared absorption spectroscopy; X-ray diffraction; Entatite

May 7, 2015; accepted Sep. 22, 2015)

2015-05-07，

2015-09-22

国家自然科学基金资助项目(41272053)和中央高校基本科研业务费专项资金项目(CUGL120279)资助

陈全莉, 女， 1982年生， 中国地质大学(武汉)珠宝学院副教授 e-mail: chenquanli_0302@163.com *通讯联系人 e-mail: kipperrocklau@gmail.com

P575

A

10.3964/j.issn.1000-0593(2016)08-2629-05