翡翠的研究进展

姜婷丽,李 凯

(贵州省产品质量监督检验院，贵州 贵阳 550016)

翡翠，因化学成分及结构差异大，透明度和颜色参差不齐，高档翡翠“浓、阳、正、匀、透”，缺一不可。任意条件的细微变化，都会出现价格的巨大差异，特别是在颜色上，有“色增一分，价增十倍”之说[1]。翡翠通常外部包有一层皮壳，难以识别内部的品质，从而使翡翠充满着神秘色彩，出现了“赌石”文化。20世纪 80 年代，研究人员才开始系统性的研究翡翠，国内外的期刊文献开始陆续发表相关文献，翡翠的宝石学理论不断成熟，随着新方法、新技术的应用，其研究深度及广度，有着质的变化，从传统的经验定性研究，向新型微观定量科学研究发展[2]。

1 翡翠矿物学

翡翠，由隐晶(辉石类矿物)或成分复杂的多矿物多晶集合体组成。其颜色、透度等，由矿物组成决定，如含dJ ( NaAlSi2O6) 分子较高的辉石类矿物，其 Na+、Mg2+、Ca2+、Fe3+及Al3+等离子含量的变化,直接影响翡翠的质量。其矿物成分主要有硬玉、绿辉石、钠辉石与铬辉石，次矿物有钠长石、阳起石、镁钠闪石与非晶质物等[3]。邹天人[4]等研究对翡翠中的单斜辉石类矿物，包含：铬硬玉、绿辉石、透辉质硬玉、钠铬辉石质绿辉石、霓辉石和霓石等，建议硬玉含摩尔分数>50% 的硬玉矿物组成的玉石，才称翡翠。崔文元[5]等在钠铬辉石玉中鉴定出的矿物有：硬玉、钠铬辉石、蓝闪石、镁铁钠闪石等。刘养杰[6]等研究了翡翠的生长环境及结晶习性，发现与翡翠的质量密切相关。同时研究人员应用电子探针技术分析翡翠的成分、结构，发现其质地和水头受硬玉晶粒大小和交织形式影响。

2 翡翠致色机理

目前，翡翠的致色机理是翡翠研究的重点之一，根据其颜色成因前后顺序分为原生色与次生色。原生色是在翡翠成岩及变质过程中，形成的颜色，也受次要矿物(如绿辉石、钠铬辉石、闪石等)的致色离子影响，主要有绿色、紫色及黑色；次生色是在表生地质作用过程中，形成的颜色，原生翡翠露出地表，因氧化和水解作用，分解其表面导致氧化铁渗入形成褐铁矿及赤铁矿，形成红色或黄色[7]。其主要呈色机理是由过渡金属离子进入Ml位，代替 Al3+，d 轨道与带有氧离子的电子云相互作用，形成不同能量的能级分裂，产生的能量差△与可见光任一波长能量相同时，会诱发电子跃迁，使该波长的光为晶体所吸收，导致翡翠呈色。

纯净的翡翠呈无色或白色，Cr3+替代 Al3+使其呈绿色，一般 Cr3+在 0.03 %左右会呈纯正绿色，含量升高呈暗绿色，含量降低则呈浅绿色。Fe2+存在于绿翡翠中，可使翡翠呈灰绿色，含量在 2 % 时呈蓝色，使翡翠发“闷”，含量在 1 % ～2 %时，会降低翡翠透明度。Fe3+含量对硬玉矿物的颜色没有实质性的影响。此外，研究发现 Ca、Mg 的含量也会影响绿色翡翠的颜色。高媛[8]等研究发现 Ca2+含量在 2 %～3 %，Mg2+含量在 1 %～2 % 时，翡翠透光性良好。两者含量增加或较低时会导致翡翠成灰绿色且透光性变差。20 世纪 70 年代，Rossman[9]等提出 Fe2+与 Fe3+在翡翠中进行电荷转移，选择性吸收可见光，使翡翠呈紫色。陈炳辉[10]等提出翡翠呈紫色主要由 Fe 元素引起，V、Ni、Mn 等元素不同程度影响紫色的不同色调。李曦[11]研究发现翡翠的正紫色与粉紫色，主要由 Mn3+导致，Fe2+辅助；翡翠的蓝紫色主要由 Fe2+与 Ti4+共同致色，Mn3+可能也参与致色。

次生色中黄色一种是因氧化铁渗入翡翠内部，铁染成黄色；另一种是氧化铁呈面状渗入其内部形成氧化皮，即黄雾。次生色中红色，因赤铁矿铁染形成红雾。次生色不是由微量元素进入硬玉晶格引起的矿物自色，而是由矿物颗粒间铁质化合物的存在，呈黄色或红色。

3 翡翠矿床成因

翡翠矿床分原生翡翠矿床和次生翡翠矿床两大类。目前，翡翠原生矿床成因主要有以下 6 种：(1) 旧岩浆成因学说：残余花岗岩浆在高压条件下侵入超基性岩，经过脱硅形成的翡翠。也有学者认为，翡翠只是钠长石体-花岗岩浆脱硅作用的中间产物。(2) 新岩浆成因学说：缅甸翡翠是由源于地幔的原始岩浆中含有 H2O和 CH4，富 Na 贫 Si 的硅酸盐熔融体结晶形成。(3) 交代成因学说：翡翠可能因高温高压条件，直接从作用于超基性岩的溶液中交代而成。(4) 双交代成因学说：翡翠是由花岗岩类岩石与超基性岩双交代作用形成的，但该观点不太符合实际。(5) 变质成因学说：翡翠是由原生钠长石在区域

变质作用中分解而成。(6) 多期次多成因学说：目前是主流观点，即翡翠的形成经过了 3 个阶段:成岩阶段、成玉阶段、后期改造阶段。关于成岩阶段的成因有两种观点，一是翡翠成于岩浆作用，二是认为翡翠形成于变质作用[12]。

翡翠次生矿床指地壳深处矿体，经地质作用露于地表，风化沉积作用形成的矿床。按照其产出位置分为三类：(1) 第四纪砾岩层翡翠矿床 主要分布于第四纪巨厚砾岩层组成的河流地段，集中在帕敢-道茂场区中南部，由基岩-砾岩-卵石-冲积层四部分组成。(2) 现代河流冲积型翡翠矿床 由雾露河搬运分选造就，因流经第四纪砾岩层翡翠矿床，与其有连带性。矿床集中分布在雾露河下游的散卡村到蒙麻地区。(3) 残坡积翡翠矿床 洪水或重力作用于原生矿床，剥离形成，并堆积在山坡上，该矿床常分布在砾岩层翡翠矿床地区。

4 翡翠合成技术研究

20 世纪 80 年代，美国通用公司人工合成翡翠，其成分、结构、折射率及硬度等与天然翡翠一致，但其颜色与透明度相对较差。翡翠合成仍处于实验室阶段，并无商品化产出。人工翡翠由凝胶在高温高压条件下合成，能够达到宝石级。吴钰等利用无色翡翠边角料合成翡翠，但其内部成纤维柱状或斑点状，晶体颜色白绿相间，难与天然翡翠媲美。研究人员分析合成翡翠的化学成分、吸收光谱、振动光谱及阴极发光光谱特征，发现合成翡翠含有一定数量的羟基，与天然翡翠存在明显差异。

5 翡翠鉴定技术

随着微观科学技术的发展，翡翠优化处理技术愈发成熟，传统鉴定方法无法准确辨别人工处理翡翠(B货)与天然翡翠(A货)，新型翡翠鉴定技术成为翡翠的研究重点。目前，常用的翡翠鉴定技术有：红外光谱技术、扫描电镜、电子探针、阴极发光技术和紫外荧光光谱等。其中，应用最广泛的红外光谱技术，其原理是：具有连续波长的红外光通过物质，当物质分子中某个基团的振动频率或转动频率和红外光的频率一样时，分子就吸收能量由原来的基态振(转)动能级跃迁到能量较高的振(转)动能级，分子吸收红外辐射后发生振动和转动能级的跃迁，该处波长的光就被物质吸收。研究人员采用带有近红外光纤探头附件的红外光谱仪成功鉴定出翡翠 B 货，证实该方法可用于较大翡翠饰品的检测。范建良等认为利用红外光谱技术用于翡翠的鉴别，能够快速、准确、无损的进行宝石鉴定。拉曼光谱能检测的微区达 μm 级，该技术能鉴定玉石饰品的矿物组成及含量。电子探针则是一种快速、微量、无损的分析技术[13]。

6 展望

采用微观技术鉴定翡翠仍是未来的研究热点，随着各种优化处理翡翠的出现，必然要寻求新技术及新设备，解决鉴定过程中的难点和疑点。天然高品质翡翠资源有限，合成商用颗粒大、质量好的人工翡翠是未来人工合成宝石领域研究的重点。同时，翡翠文化及鉴赏将引起更多人的关注。