绿松石与处理品的鉴别研究

谭华丽，盛志远

（湖南省地质测试研究院，湖南 长沙 410007）

绿松石，又称“松石”，是倍受消费者喜欢的传统玉石，现今随着市场的发展，市场上出现各种“绿松石”真假难分。绿松石及其处理品的正确鉴别成了专家学者和消费者关心的问题。本文通过常规仪器和红外吸收光谱仪、紫外光纤光谱仪对所获得的样品进行了测试，对样品的特征进行了分析和研究。

1 绿松石的基本性质

绿松石是一种含水的铜铝磷酸盐矿物，它的化学式是 CuAl6（PO4）4（OH）8·5H2O，其晶体性质属三斜晶系。绿松石的颜色主要以蓝色和绿色为基底，常见的有天蓝色、蓝绿色、绿色等，在外观上经常会有被称之为“铁线”的褐黑色细脉，有时还会有白色的斑点及细纹、暗色的矿物杂质等［1］。

绿松石光泽主要为蜡状光泽至玻璃光泽，其密度为2.76（＋0.14，-0.36）g/cm3，折射率为 1.610～1.650，点测法常为1.61，集合体双折射率不可测，集合体多色性不可测，摩氏硬度3～6，无解理。绝大多数为隐晶质集合体，常呈块状、板状、结核状或皮壳状集合体［2］。

2 试验仪器与测试条件

2.1 宝石折射仪

所采用的宝石折射仪是中国地质大学出产的，型号为JD-2。采用CZ晶体作为棱镜材料，光源采用了589.5 nm的钠光灯，折射油的折射率值为1.78。折射仪是利用宝石对光的反射率原理，通过仪器内部的棱镜产生折射，最终投影在刻度表读取数值。

2.2 宝石显微镜

试验放大观察用宝石显微镜采用的是南京宝光仪器有限公司生产，型号为GI-M2S6E，它的倍率为6.50～90X连续可变，最大可放大至180倍，目距调节范围为55～75 mm，变倍比是1∶7，工作距离为103 mm，调焦范围135 mm。

2.3 紫外荧光灯

试验采用由中国地质大学（武汉）珠宝学院仪器部生产的紫外荧光灯，其型号为 VP-2，双波长（LW ＝365 nm SW ＝253.7 nm），长短波双固态继电器切换，光源盒与样品观察室分开，方便观察大体积样品，有防护玻璃保护。

2.4 红外吸收光谱仪

试验采用型号为TENSOR27的红外吸收光谱仪，品牌为德国的Bruker。该红外吸收光谱仪的电源为220 V，电压为50 Hz，试验时实测温度和湿度分别为为21℃、60%，扫描时间为60 s，分辨率16 cm-1，范围4 000～400 cm-1，光谱设置 6 mm，扫描速度10 kHz。

2.5 紫外-可见光吸收光谱仪

试验采用广州标旗品牌型号为GEM3000的紫外光谱仪，测试实测室温21℃，设备采样间隔0.5 s，积分时间0.1 s，波长范围为300～1 000 nm。

3 样品测试

本试验利用无损检测方法进行测试，在湖南省地质测试研究院完成。首先通过宝石折射仪和紫外荧光灯对样品的折射率与荧光反应进行测试比对，然后通过宝石显微镜放大观察样品内、外部特征，再利用红外吸收光谱仪等大型仪器进一步深入地研究，最后对数据和现象进行对比得出结论。

3.1 样品情况

采集到的2件样品为已知样品，均来自湖北十堰，如图1所示，其中样品a为天然绿松石，其切割后的形状为扁平长方体，蓝绿色，蜡状光泽，不透明，质量为2.475 g；样品b为充填处理绿松石，其外形为梯形圆桶状，其颜色是天蓝色，玻璃光泽，不透明，质量为7.882 g。

3.2 折射率测定

图1 试验样品图

为方便测试，样品进行了局部抛光处理。经过测试发现2件样品的折射率值近似，读值均为1.61（点测法）左右，集合体玉石无法测定轴性、光性及双折射率值。因此，通过折射仪利用光性特征的测试难以区分绿松石及其处理品。

3.3 显微放大观察

宝石显微镜是珠宝玉石鉴定工作中非常重要的仪器设备，对内外部进行放大观察往往能得到丰富的信息。如观察绿松石的结构和铁线及颜色现象，试验使用宝石显微镜对三件样品放大40倍进行观察，如图2所示。

图2 样品显微放大观察图（40×）

在图2中，样品a为天然绿松石，通过观察发现样品结构比较致密，隐晶质结构，颜色非常均匀。其中不规则黑色网脉状是由铁质、碳质矿物与绿松石共生形成的，这些铁黑色花线，被称为“铁线”［1］。另外还有白色矿物形成的细纹。

样品b是充填处理绿松石，观察发现光泽明显比a强一些，其表面“铁线”也十分明显，部分丝状深蓝色格外浓艳且富集呈现异样，有可能经过了染色处理，或充填了有色有机物，有待进一步测试。

通过放大检查的结果可以看出，绿松石及其处理品的光泽、颜色、结构是有一定差别的，显微放大观察能给鉴别提供很大客观依据。

3.4 紫外荧光测试

使用紫外荧光灯对2块样品进行荧光反应测试，观察其荧光反应的区别，测试结果如图3所示。结果显示样品a没有明显荧光反应，基本呈惰性。而样品b则呈现蓝白色的中等荧光反应，说明其含有一定的有机成分。

3.5 红外吸收光谱测试

红外吸收光谱技术在珠宝玉石鉴定领域已经有了多年的应用，它利用了物质对红外光谱的选择性吸收的原理，可以对样品宝石的组成或结构进行定性和（或）定量的分析［3］。依据红外吸收的数据可以确定测试珠宝玉石样品的品种，可以帮助判断天然与人工合成，甚至还能判断是否经过人工优化处理等，红外吸收光谱检测手段对日常简单的检测方法具有相当大的补充和完善。

图3 样品紫外荧光灯观察图

绿松石晶格中的水主要为H2O分子水和羟基OH，它们在红外吸收光谱中分别具有各自特定的位置。本次试验利用红外吸收光谱仪对2件样品测试后再进行比对研究，并寻求样品之间存在的数据差异。

试验根据2件样品都不透明无法有效穿透的特点，采用了反射的方法来进行测试。在做完背景后直接将小的抛光面置于反射装置测试口来进行测试，最后进行了K-K转换。测试结果如图4、图5所示。

图4 样品a的红外光谱图

图5 样品b的红外光谱图

样品a的红外吸收谱在基团频率区由ν（OH）伸缩振动所致在3 507 cm-1，3 465 cm-1的红外吸收谱带，分别是 Cu2＋离子和 Al3＋相连结的羟基所致［4］。在3 286 cm-1，3 074cm-1处的红外吸收谱带是ν（MFe，Cu-H2O）的伸缩振动表现，但常被吸附水ν（H2O）伸缩振动所形成的宽带所覆盖，位于1 634 cm-1处还有比较弱的吸收带，则由δ（H2O）弯曲振动所致。还有在 1 116 cm-1，1 063 cm-1，1 015 cm-1处的吸收谱带是磷酸根基团的伸缩振动，δ（OH）的弯曲振动则是在出现839 cm-1处，649 cm-1，574 cm-1，550 cm-1，488 cm-1处是由磷酸根基团 ν4（PO4）弯曲振动致红外吸收谱带［5］。

在图5充填处理绿松石的红外吸收光谱中可以看出，在基频区和指纹区由羟基和分子水及磷酸根基团所表现出的吸收基本与天然绿松石一致。但在2 926 cm-1，2 855 cm-1出现的这一组红外吸收谱带指示的是充填物中 νas（CH2）反对称伸缩振动和νs（CH2）对称伸缩振动，样品在 1 718 cm-1处的吸收谱带是ν（CO）伸缩振动形成，表明绿松石中人造树脂类存在的证据，具有判别意义［6］。

测试数据表明与前人研究文献的特征相吻合。鉴于这种测试结果，能够充分证明红外吸收光谱测试可以有效地鉴别天然绿松石和处理品。

3.6 紫外-可见光光谱测试

紫外-可见光光谱仪可以发射一定波长的紫外光源，当这种光源透射到宝石表面，利用不同分子对紫外光的不同吸收原理，通过数字化转换形成紫外吸收光谱图，为鉴定工作提供了极大便利。近几年，紫外光谱技术在珠宝玉石鉴定的领域已经得到了广泛应用，具体的测试方法主要包括种方式，即直接透射法和反射法［7］。

在本试验前面对样品b进行纤维放大时发现表面有丝状深蓝色富集现象，怀疑样品是否经过了染色处理，故利用紫外-可见光光谱仪进一步验证。紫外-可见光光谱仪的操作十分简便，在做完背景后直接将样品置于检测口即可，测试结果如图6所示。

从图6样品b的紫外-可见吸收光谱图可以得出，该样品具有绿松石的Fe3＋的电子跃迁所致的429 nm特征吸收峰和由H2O所致的955 nm处吸收峰，但是在677 nm处有明显的吸收带，由此可以判断经过了染色处理［8］，该样品应为充填染色处理绿松石。

图6 样品b紫外光谱图

4 结 论

总结前人的研究，对天然绿松石及其处理品的样品进行测试对比，表明了很多具鉴定意义的依据，具体归纳如下：

1.天然绿松石及其处理品的折射率几乎相同，无法进行有效的鉴别。

2.对样品的内、外部进行显微放大观察，通过客观的表面异常现象能给鉴别工作做出明确的指示意义，并可以作为判别的重要参考依据。

3.样品在紫外荧光下的不同反应和有机物有关联，结合其它手段可以得到证实。

4.试验很好地利用了红外吸收光谱仪和紫外-可见光光谱仪对样品进行测试，找出了两者之间存在的差异，证明了这两种测试手段的结果可以有效地对天然绿松石和处理品做出鉴别，并且在某些方面还能互相验证与支持，是目前珠宝玉石鉴别工作中准确、高效的测试手段，符合珠宝玉石饰品无损检测的要求。