一种仿斜红磷铁矿材料的宝石学特征

胡开艳，何立言，黄大惠，黎 力

(广东省珠宝玉石及金属检测中心，广东 广州 510080)

斜红磷铁矿,又名变红磷铁矿, 商业名称叫美国紫云母，英文名称为Phosphosiderite,化学成分为FePO4·2H2O，是红磷铁矿一磷铝石族这一完全类质同象系列的中间矿物。是近来在市场及珠宝展上出现的一种紫罗兰色稀有宝石，在2013年北京国际珠宝首饰展览会上，已经有斜红磷铁矿的饰品出现,证明了这种稀有且美丽的矿物已经开始走进人们的视野。斜红磷铁矿以其高贵的紫色而得名，颜色典雅、纯正、均匀；光泽亮丽，结构致密，深得爱美人士的喜爱。因价格相对高昂，仿制品也层出不穷，近期，在广东珠宝市场上，出现一种与斜红磷铁矿极其相似的玉石，其结构致密，同样具有鲜艳纯正的紫色。笔者系统地研究了这种仿斜红磷铁矿送检样品的宝石学、矿物学和谱学特征，旨在与斜红磷铁矿相区别。

为确定其仿斜红磷铁矿的矿物成分和微量元素，采用常规测试、红外光谱仪、紫外可见红外光谱仪以及X射线荧光光谱仪等对其样品进行了研究。

1 宝石学特征及常规测试

光学性质：颜色-紫色 光泽：油脂光泽，折射率：1.54(点测),密度： 2.27 g/cm3,紫外荧光灯：弱荧光，肉眼观察该样品外观与斜红磷铁矿非常相似(图 1)。

图1 该样品外观与斜红磷铁矿非常相似Fig.1 The appearance of this sample is very similar to that of phosphosiderite

在宝石学显微镜放大30～40倍下，以顶光源反射光照射条件下观察该样品，可见其表面有因加工破坏气泡造成的圆凹形痕迹(如图2，左)，内部可见内部气体以及黑色杂质包体(如图2，右)。

图2 该样品表面有因铸造时降温造成的收缩孔(圆凹形痕迹)(左)，不规则状白色矿物颗粒包体以及点状黑色包体(右)Fig.2 Shrinkage holes (round and concave traces) on the surface of the sample caused by cooling during casting process (left), irregular white mineral inclusions and black dot inclusions (right)

表面可见划痕，说明硬度偏低。划痕呈白色，放大看成粉末状，说明有组分中含细粒状物质(图 3，左)， 颜色呈团块状不规则分布(图 3，右)。

图3 该样品表面可见划痕，划痕呈白色(左)，颜色呈团块状不规则分布(右)Fig.3 Scratches can be seen on the surface of the sample, the scratches are white (left), and the color is irregularly distributed in clumps (right)

用斜红磷铁矿做对比，放大检查可见斜红磷铁矿呈粒状结构，表面矿物颗粒紧密排列，颜色由矿物颗粒所致(图 4)。

图4 斜红磷铁矿呈粒状结构，表面矿物颗粒紧密排列Fig.4 Phosphosiderite has a granular structure and the surface mineral particles are closely arranged

2 红外吸收光谱

采用尼高力Nicolet IS5傅立叶变换红外光谱仪，工作条件：22℃～26℃，湿度：52%～56%，电压220V，测试范围：4000～400cm-1，分辨率：8 cm-1，扫描时间：32s。

采用直接反射法测试，测试结果显示，样品的红外图谱(红色部分)与斜红磷铁矿的红外图谱(紫色部分)有一定的差别(图5)。但与三水铝石红外光谱特征基本相符(红色的为样品红外图谱，蓝色的为三水铝石红外图谱)，表明两者的主要成分基本相同(图6)。

图5 该样品(红色图谱)与斜红磷铁矿(紫色图谱)的红外图谱对比Fig.5 Comparison of the infrared spectrum of this sample (red spectrum) and the infrared spectrum of phosphosiderite (purple spectrum)

图6 该样品(红色图谱)与三水铝石(蓝色图谱)的红外图谱对比Fig.6 Comparison of the infrared spectrum of this sample (red spectrum) and gibbsite (blue spectrum)

该样品主要谱峰3442cm-1、3349cm-1峰显示υOH羟基伸缩振动所致，2912 cm-1、2842cm-1显示有机峰，1022cm-1归属为υ(A1-O-H)伸缩振动所致，δ(Al-O-H)弯曲振动出现666cm-1、739cm-1附近的宽峰以及559cm-1、512 cm-1、4453 cm-1、416 cm-1的一组弱谱为羟基的相关弯曲振动所致(图7)。

图7 该样品(红色图谱)红外图谱Fig.7 Infrared spectrum of the sample (red spectrum)

3 紫外-可见吸收光谱(UV-VIS)

紫外-可见光谱仪3000，样品测试条件：积分时间：80s，平均次数：15，平滑宽度：3，波段：2500～1000nm。

斜红磷铁矿的紫外-可见吸收光谱420nm、546nm、584nm、755nm，其中让样品呈色的主要峰位为546nm、584nm。(图8)

图8 斜红磷铁矿的紫外-可见光吸收光谱Fig.8 Ultraviolet-visible light absorption spectra of phosphosiderite

该样品可见291nm、405nm、531nm、564nm、622nm吸收峰。其中让样品呈色的主要原因是根据颜色互补原理，由于绿区531nm,黄区564nm,红橙区622nm吸收峰的强吸收，余下的光综合起来呈紫色。与斜红磷铁矿紫外-可见吸收光谱有很大的区别(图 9)。

图9 该样品的紫外-可见光吸收光谱Fig.9 Ultraviolet-visible light absorption spectra of the sample

4 X射线荧光光谱仪分析-元素分析

4.1 Thermo Quant'X 能谱仪

测试条件:电压4kV，电流为自动，滤光片为铝片,测试结果显示,该样品含Al元素(图 10)，含量高,测试结果显示的所含元素进一步证实了该样品主要组成部分的成分为三水铝石。

图10 该样品的含Al元素Fig.10 Al element containing in the sample

4.2 EDX 3000 PLUS测试

测试条件:管压40，管流：300，初始化元素Ag,粗调码：66，滤光片：3。

测试该样品含Ba，Sr等元素(图 11)。

图11 测试该样品含Ba，Sr等元素Fig.11 Ba, Sr and other elements containing in the sample

综合以上两种仪器测试的结果，该样品含Al，Ba，Sr等元素，而三水铝石的主要元素含Al，常含有少量的Fe和Ga置换Al，以及含杂质Mg、Si等元素。除主要元素外，其它元素有不少差别。

5 结论

该仿斜红磷铁矿颜色鲜艳，纯正，结构细腻，致密，硬度低(小刀可划动)，适合首饰加工，目前市面上

以圆珠为主。因颜色、硬度、光泽等外观特征非常相似，仅凭肉眼观察，具有极大的迷惑性，普通消费者难以区分。

(1)通过研究该仿斜红磷铁矿的常规宝石学特征，透明度为不透明-微透明，胶结结构，油脂光泽，折射率：1.54(点测)(测试受所含有机物影响折射率偏低)，密度：2.25 g/cm3(拆绳裸测圆珠，测试受所含有机物影响密度偏低)，放大检测具明显的铸造痕迹，表面有因铸造时降温造成的收缩孔(圆凹形痕迹)，细粒物质(不规则状白色矿物颗粒包体以及点状黑色包体)，染料局部浓集(颜色呈团块状不规则分布)，与斜红磷铁矿具粒状结构，颜色均匀，属矿物颗粒呈色相区别。

(2)红外光谱图与三水铝石相符合，则其主要矿物应为三水铝石，同时可见2912 cm-1、2842 cm-1显示有机峰位，则组分中应有有机物参与。

(3)紫外可见光谱分析：可见291nm、405nm、531nm、564nm、622nm吸收峰。与斜红磷铁矿的紫外-可见吸收光谱有很大的区别。

(4)X射线荧光光谱分析：X射线荧光光谱测试该样品含 Al，则与主要矿物组分三水铝石所含元素相符合，而此样品含其它Ba、Sr等元素，其中Ba 、Sr元素为同族2A族元素，不属于三水铝石常见的元素，可能为其它充填物或者染料带入。

综合上述，根据成分和结构特征可知，这是一种压制三水铝石仿斜红磷铁矿，其主要矿物成分为三水铝石，该样品以环氧树脂为粘合剂，加入紫色染料，经铸造、固化成型而制得。

依照国标GT/T 16552定名为：仿斜红磷铁矿。

附：因新品质出现在市场上，本文主要起警示作用，以免检测同行出现检测错误或消费者受到经济损失，因信息和仪器设备等资源有限，可能研究有不足之处，还请各位读者指正。