非洲欧泊的宝石矿物学特征对比研究

赵俊

（保山学院 珠宝学院，云南 保山 678000）

2008 年，一种具有独特变彩效应的欧泊在非洲埃塞俄比亚Welo 地区被发现，该欧泊矿床发现于由玄武岩层和流纹质熔灰岩层交替组成的渐新世火山——沉积序列，欧泊产于其中约1m 厚的熔灰岩薄层中[1]。该产地欧泊具有无色到白色、淡黄色以及巧克力色的外观，变彩效应除片状、点状分布外，还经常呈现出类似合成欧泊的镶嵌状以及柱状色斑，与其他产地欧泊具有明显的区别。为了进一步研究该产地欧泊的宝石矿物学特征，本文利用常规鉴定仪器以及傅里叶红外光谱仪、扫描电镜和X射线荧光能谱仪进行检测，得出非洲欧泊的宝石学特征及其组成成分特征，并与澳大利亚和墨西哥欧泊进行了对比研究，找出其区别。

1 样品及测试条件

本文选用了14 颗非洲欧泊、4 颗澳大利亚欧泊和2 颗墨西哥火欧泊共20 颗样品（图1）。非洲欧泊颜色从无色- 淡黄色，透明度从透明到不透明，均具有典型的变彩效应，其中刻面型的2 颗变彩较弱；澳大利亚欧泊均为白色、不透明、变彩明显；墨西哥火欧泊为橘黄色，其中一颗为刻面型不透明无变彩效应。

图1 测试样品

采用宝石显微镜、折射仪、偏光仪、紫外荧光灯对欧泊的色斑特点、折射率、偏光性、荧光性质等常规宝石学特征进行检测，采用静水称重法测量其相对密度，测量3 次取平均值。

采用Niclot is10 型傅里叶变换红外光谱仪进行中红外光谱检测，测试条件：分辨率为4cm-1，扫描次数16 次，测定范围400-4000cm-1。采用Nicolet 6700 型傅里叶变换红外光谱仪进行近红外光谱检测，测试条件：近红外附件，石英分束器，分辨率4cm-1，扫描次数64 次，测定范围4000-10000cm-1。

采用X 射线荧光光谱检测对样品组成元素进行定量分析，所用仪器为岛津能量色散型X 射线荧光光谱仪EDX-7000 型，采集时间3 分钟。

2 测试结果与分析

2.1 常规宝石学特征

测试结果（图1，表1）表明，非洲欧泊的折射率数值在1.40-1.43 之间，相对密度1.7-1.9；澳大利亚欧泊折射率数值1.43-1.45，相对密度2.0-2.1，均比非洲欧泊高；而墨西哥火欧泊折射率1.39-1.44，最低可至1.37，相对密度2.0-2.1，与澳大利亚欧泊相似。观察三个不同产地欧泊的外观及变彩特征，具有明显的区别（图2）。非洲欧泊无色至浅黄色、透明至不透明，色斑形态多样，具有二维片状和三维柱状色斑，呈现鳞片状、镶嵌状、蜂窝状以及火焰状等多种形态，色斑边界清晰；澳大利亚欧泊为白色，不透明，色斑边界模糊，过渡自然，呈现斑彩片状；而墨西哥火欧泊呈橘黄色，透明- 半透明，变彩较弱，透明者无变彩者可加工成刻面。

图2 不同产地色斑形态

表1 部分欧泊样品的常规宝石学参数

2.2 红外吸收光谱特征

对三个不同产地的欧泊样品进行中红外区（4000-400cm-1）红外光谱检测，检测结果显示（图3），所有样品在1100cm-1左右有由Si-O 反对称伸缩振动引起的吸收谱带，Si-O-Si 对称伸缩振动引起的吸收谱带位于790-800cm-1，Si-O-Si 弯曲振动引起的吸收谱带位于470cm-1附近。其中，790-800cm-1范围内的吸收谱带具有产地鉴定意义：澳大利亚欧泊在该区域吸收峰位于795-800cm-1，非洲欧泊和墨西哥欧泊该区域吸收峰位于788-793cm-1，与不同产地欧泊的结晶度有一定关系，非洲欧泊和墨西哥欧泊属于结晶程度较高的Opal-CT 型欧泊，不是完全的非晶质体，而澳大利亚欧泊为非晶态的Opal-A 欧泊[2]。三个产地样品近红外区（10000-4000cm-1）红外光谱检测结果显示（图4），在7100cm-1左右具有H2O 和M-OH 的倍频振动导致的吸收，以5200cm-1为中心的不对称强红外吸收谱带及5600cm-1左右的弱吸收谱带归属于H2O 的合频振动，4600-4100cm-1范围内的一组吸收谱带为M-OH 和[SiO4]的合频振动所致[3]，三个产地近红外光谱没有明显的产地区别。

图3 不同产地欧泊样品中红外吸收光谱

图4 不同产地欧泊样品近红外吸收光谱

2.3 化学成分分析

运用X 射线荧光光谱仪对三个产地欧泊样品进行了元素定量分析，检测结果（如表2）显示：三个产地欧泊样品化学组分中Si 含量都是最高的，其中非洲欧泊的Si 含量为三个产地中最低的，约为86%-89%，其次为澳大利亚欧泊约96%，最高的为澳大利亚欧泊97%，此外，非洲欧泊含有Al、Ba、Rb 三种在澳大利亚和墨西哥欧泊中没有的元素，其他元素具有较大产地差异性的为Ca 和Sr 两种元素，其含量变化规律为：非洲欧泊大于澳大利亚欧泊大于墨西哥欧泊。其他微量元素如Cu、Fe、Ti、Cr 的存在推测可能与样品的颜色有关。

表2 三个产地欧泊样品X 射线荧光能谱仪检测结果（含量百分比）

3 结论

3.1 非洲欧泊在常规宝石矿物学特征中，色斑与澳大利亚欧泊和墨西哥欧泊有明显差别，常呈现出类似合成欧泊的柱状和蜂窝状、镶嵌状色斑，色斑边界明显；此外，非洲欧泊的折射率数值在1.40-1.43 之间，相对密度1.7-1.9；澳大利亚欧泊折射率数值1.43-1.45，相对密度2.0-2.1，均比非洲欧泊高；而墨西哥火欧泊折射率1.39-1.44，最低可至1.37，相对密度2.0-2.1，与澳大利亚欧泊相似。

3.2 非洲欧泊中红外吸收光谱在790-800cm-1范围内的吸收谱带与欧泊的结晶程度有关，具有产地鉴定意义：澳大利亚欧泊在该区域吸收峰位于795-800cm-1，非洲欧泊和墨西哥欧泊该区域吸收峰位于788-793cm-1，与不同产地欧泊的结晶度有一定关系，非洲欧泊和墨西哥欧泊属于结晶程度较高的Opal-CT型欧泊，不是完全的非晶质体，而澳大利亚欧泊为非晶态的Opal-A 欧泊。三个产地近红外光谱没有明显的产地区别。

3.3 成分分析表明，三个产地欧泊组成元素中Si 含量最高，其中非洲欧泊的Si 含量为三个产地中最低的，约为86%-89%；此外，非洲欧泊含有Al、Ba、Rb 三种在其他产地没有的元素；Ca和Sr 两种元素含量表现为：非洲欧泊＞澳大利亚欧泊大于墨西哥欧泊，具有明显的产地差异性。