天然蓝色尖晶石及其仿冒品的鉴别

刘 欣，秦 毅

（湖南省地质测试研究院，湖南 长沙 410007）

尖晶石是一种历史悠久、颜色丰富、深受消费者喜爱的中档名贵宝石［1，2］，它常产于片岩、蛇纹岩及相关岩石中，大多宝石级尖晶石发现于冲积扇型矿床中，尖晶石的主要产地有缅甸、斯里兰卡、泰国、阿富汗、巴基斯坦、马达加斯加、坦桑尼亚、肯尼亚、尼日利亚、越南和美国等地。

尖晶石在矿物学中属尖晶石族，化学成分为MgAl2O4，属等轴晶系，八面体，有时与菱形十二面体和立方体成聚形；光性特征为均质体，无多色性，莫氏硬度为8；折射率为 1.718（+0.017，-0.008），随着含锌、铁、铬等元素增加，折射率逐渐增大，最高可达2.00，无双折射率；密度为3.60（+0.10，-0.03）g／cm3，黑色近于 4.00 g／cm3；玻璃光泽至亚金刚光泽，透明至不透明；放大观察，可见气液包体，矿物包体，生长纹，双晶纹，细小八面体负晶等。天然尖晶石中因含有不同成分和含量的 Co3+、Cr3+、Fe3+、Fe2+、Zn2+等离子，使得尖晶石呈现蓝色、红色、绿色、紫色、橙红色、粉红色、紫红、黄色、橙黄、褐色或无色等多种颜色［3，4］。

近年来，随着尖晶石价格的大幅提升，市场上出现了不少尖晶石的仿冒品［5］，特别是蓝色尖晶石的仿冒品居多。为指导正常消费和规范市场行为，达到识别和鉴定天然蓝色尖晶石及其仿冒品的特征，本文采用宝石折射仪、宝石密度仪和红外吸收光谱仪对天然蓝色尖晶石及其仿冒品进行测试、比对和研究，找出了准确、简便、快捷的鉴别方法。

1 试验部分

1.1 试验样品

试验样品收集于市场中的蓝色尖晶石1件和人工合成样品4件，样品的形状及表观特征如图1所示。其中样品Y1为三角型刻面，艳蓝色，玻璃光泽，质量2.652 g；样品Y2为椭圆型刻面，紫蓝色，玻璃光泽，质量3.024 g；样品Y3为椭圆型刻面，蓝色，玻璃光泽，质量3.257 g；样品Y4为圆型刻面，紫蓝色，亚金刚光泽，质量3.361 g；样品Y5外形为鞍垫型刻面，蓝色，玻璃光泽，质量2.963 g。

图1 试验样品的形状及表观特征图

1.2 试验仪器

宝石折射仪，武汉地质大学珠宝学院仪器部生产，型号JD-2；密度测试仪，南京宝光仪器公司生产，型号为 LT302；傅立叶变换红外光谱，Thermoni colet Nicolet生产，型号 IS5；分析天平，德国赛多利斯生产，型号 BSA224S-CW。

1.3 试验方法

1.3.1 折射率与光性测试

利用宝石折射仪，采用合成立方氧化锆棱镜和589.5 nm钠光灯源，选择折射率值为1.78的折射油为介质，分别对样品进行折射率、双折射率及光性特征测试。

1.3.2 密度测试

利用宝石密度仪，采用仪器工作条件，分别对样品进行密度测试。

1.3.3 红外吸收光谱测试

利用红外光谱仪，选择中红外的“基频区”和“指纹谱”波段［6，7］，按照测试步骤分别对样品进行红外光谱测试：在反射装置条件下利用金属板做出背景图谱，再将样品刻面平行放置仪器探测口进行直接测试。仪器工作条件：电源电压220 V，50 Hz；室温21℃；湿度60%；扫描时间60 s；扫描范围2 400～400 cm-1；分辨率16 cm-1；光谱设置6 mm；扫描速度10 kHz。

2 结果与讨论

2.1 折射率及光性测试结果

利用宝石折射仪对样品折射率及光性进行测试，测试结果见表1。

表1 样品折射率及光性测试结果

从表1可知，Y1与Y3、Y4、Y5样品的折射率、双折射率及光性特征的测试值差异较大，很容易进行鉴别和区分；但Y1、Y2数值十分接近，即使鉴定者在测试过程中认真操作、仔细分析，很难给出准确判断。

2.2 密度测试结果

利用密度仪对样品密度（相对密度）进行测试，测试结果见表2。

表2 样品密度测试结果

从表2可知，Y1与Y3、Y4、Y5样品的密度测定值差异较大，很容易进行鉴别和区分，但Y1、Y2密度测定值十分接近，鉴定者很难给出准确判断。

综上所述，从样品折射率、光性与密度等常规参数的检测结果，很容易区分和辨别出部分仿冒品与尖晶石的真伪；但对于尖晶石与合成尖晶石鉴别的常规参数的检测数据，则很难给出正确的辨别和鉴定结果，必须采用红外光谱仪或更先进仪器进行检测，以避免人为失误，造成经济和名誉损失。

2.3 红外吸收光谱测试结果

由于试验样品均为刻面型，且抛光度很高，故试验采用直接镜面反射法对每件样品的台面和亭部进行多次测试。5种样品的红外吸收光谱测试图谱所分别表现的各自谱图特征基本一致，样品各自典型谱图如图2～图6所示。

图2 样品Y1的红外谱图

从图2可知，样品 Y1在729 cm-1、588 cm-1、540 cm-1处分别有红外吸收峰位，符合天然尖晶石的典型特征。

图3 样品Y2的红外谱图

从图3可知，样品 Y2在840 cm-1、716 cm-1、546 cm-1处分别有吸收峰位，与天然尖晶石相比峰位差异大，并且多出一个强吸收峰，属于合成尖晶石红外光谱特征，据此可明确区分天然尖晶石与合成尖晶石。

从图4可知，样品 Y3在600 cm-1、500 cm-1和465 cm-1处分别有吸收峰位，符合蓝宝石特征，可明确区别于尖晶石。但由于天然蓝宝石和合成蓝宝石的红外光谱特征基本一致，很难以此区分，还须借助其它检测手段进一步确认。

图4 样品Y3的红外谱图

图5 样品Y4的红外谱图

从图 5可知，样品 Y4在 2 346 cm-1和 620 cm-1、469 cm-1处分别有吸收峰位，符合合成立方氧化锆的红外光谱特征，可明确区分天然尖晶石。

图6 样品Y5的红外谱图

从图6可知，样品Y5在1 054 cm-1吸收峰、795 cm-1吸收带及458 cm-1的吸收峰，属于玻璃的红外光谱特征，亦可明确区分于天然尖晶石。

综上所述，从图2～图6的结果可知，不同试验样品之间的红外光谱特征谱图的差异明显，所以，红外吸收光谱仪光谱法可作明确区分天然蓝色尖晶石与其它4种“仿冒品”宝石的鉴别依据，且简便、快捷、准确。但随着人工合成宝石技术的提高，对从事珠宝玉石鉴定的科技工作者提出了更高要求，只有借助先进仪器设备，并不断创新鉴定检测方法，才能保障鉴定结论的科学、公正和准确，不断满足消费者对美丽宝石消费品的追求，满足规范市场消费行为的需要。

3 结 论

1.采用宝石折射仪、宝石密度仪对天然蓝色尖晶石与合成蓝宝石、合成立方氧化锆、玻璃的折射率、光性和密度测试结果，能有效地进行区分和鉴别；但对于合成尖晶石的鉴别，即使鉴定者在测试过程中认真操作、仔细分析，也很难给出准确判断。

2.利用红外吸收光谱仪测试，则能完全有效区分和鉴别市场上常见的天然蓝色尖晶石与合成蓝色尖晶石、合成蓝宝石、合成立方氧化锆和玻璃的典型特征，且鉴别方法简便、快捷、准确。

3.作为从事珠宝玉石鉴定的科技工作者，只有依靠科技进步和坚持创新鉴定检测方法，才能获得科学、公正和准确的鉴定结论，才能满足规范市场消费行为的需要。