缅甸红色系列琥珀的光谱及颜色特征

董琳玲

(1.滇西应用技术大学珠宝学院，云南 腾冲 679100；2.中国地质大学珠宝学院，湖北 武汉430074)

缅甸琥珀是世界上琥珀种类中硬度最高的，其颜色通常较深，明度较低，多呈暗橘红色和棕红色[1]。随着缅甸琥珀市场的接受度逐步提高，越来越多的缅甸琥珀产品出现在市场上。由于缅甸琥珀颜色的差异，导致其价格也相去甚远，目前关于琥珀的研究内容主要有琥珀的优化处理[2-5]，不同产地琥珀的鉴定特征[6-10]，琥珀的宝石学特征与谱学特征[7-18]等方面，但是关于不同颜色的缅甸琥珀的宝石学特征及其颜色定量表征的研究内容不足。琥珀由于内部结构、化学成分以及形成过程等条件的差异，使其颜色存在细微差异。本文以缅甸红色系列琥珀(血珀、棕红珀、红茶珀)样品为研究对象，通过对其颜色参数定量表征以及所含有机官能团特征进行系统研究，对缅甸红色系列琥珀的颜色、成熟度、氧化程度等进行量化分析，为缅甸琥珀的品种划分与分级提供一定的理论依据。

图1 缅甸红色系列琥珀样品Fig.1 Red series amber samples from Myanmar注：ZH1～ZH5为棕红珀；XC1～XC5为血茶珀；X1～X4为血珀

1 样品及测试方法

1.1 研究样品

本次实验所用的缅甸琥珀样品(图1)均购买于云南腾冲琥珀市场，肉眼下观察样品色调为不同程度的橙红色，结合地方标准[19]对其品种归类，分为三类：缅甸棕红珀5颗(ZH1～ZH5)、缅甸血茶珀5颗(XC1～XC5)和缅甸血珀4颗(X1～X4)。

1.2 测试方法

采用Bruker Vertex 80傅里叶变换红外光谱仪及反射附件对缅甸琥珀样品进行无损测试，测试条件：采用镜面反射法，图谱经K—K转换为红外吸收光谱，分辨率4 cm-1，样品和背景扫描时间均为64 s，光栅8 mm，测试范围400～4 000 cm-1，扫描次数32次，扫描速度10 kHz。

采用天瑞Dual-100拉曼光谱仪对缅甸琥珀样品进行测试，测试条件：激光波长785 nm，激光功率500 mW，积分时间1 000 ms，测试范围3 200～400 cm-1，分辨率10 cm-1。

采用Perkin-Elmer Lambda 650紫外-可见分光光度计对缅甸琥珀样品进行测试，测试条件：测试范围380～780 nm，扫描速度为267 nm/min，光谱分辨率为1 nm；对血珀样品进行颜色测量，基于CIE 1976L*a*b和均匀色空间，采用积分球收集琥珀样品表面的反射信号，再将反射信号转化为颜色参数并选取，照明条件:D65标准光源，采用 10°观察者视场。

2 测试结果与讨论

2.1 红外光谱分析

图2 不同品种缅甸琥珀样品的红外吸收光谱：a.棕红珀；b.血茶珀；c.血珀Fig.2 Infrared spectra of different varieties amber samples from Myanmar：a.Brown red amber;b.Blood tea amber;c.Blood amber

图3 缅甸红色系列琥珀样品的红外吸收光谱Fig.3 Infrared spectra of red series amber samples from Myanmar

笔者遴选出了6颗具有代表性的琥珀样品进行对比分析，测试结果如图3所示。通过分析红色系列缅甸琥珀的红外光谱可以看出，不同品种的缅甸琥珀的红外光谱均显示出较好的统一性，总体来说都具有缅甸琥珀的红外光谱的吸收峰特征，但不同品种在峰强、峰形和峰位上有一定的差异，如与含氧基团的振动有关的1 720、1 227、1 153、1 035 cm-1附近的振动峰。通过分析这4个吸收峰的相对强度来探究不同品种琥珀样品的氧含量变化特征。为减少样品本身条件和测试条件等因素的影响，本文采取峰高比值法，从而半定量分析氧含量变化[22]，将1 720、1 227、1 153、1 035 cm-1附近的4个吸收峰均对2 929 cm-1附近的主峰进行归一化处理，得到4个吸收峰的相对强度。结果(表1和图4)显示，所有样品的I1 720/I2 929<1，表明该批琥珀样品并未经过人工热处理[8]；位于1 720、1 227、1 153、1 035 cm-1附近的4个含氧基团的吸收峰的相对强度平均值呈不均匀增加趋势，即氧相对含量呈不均匀增加趋势，与肉眼观察的颜色对比,可见颜色深浅和氧含量基本呈正相关，氧化程度越高，颜色越深，即一般来说，氧化程度血珀>血茶珀>棕红珀，但因差异较小并不能提供品种分类的诊断性证据，只能起辅助判断的作用。

表1 含氧基团振动峰(1 720、1 227、1 153、1 035 cm-1附近)与主峰(2 929 cm-1附近)强度比值Table 1 Intensity ratio of the vibrational peaks of each oxygen containing group (1 720,1 227,1 153,1 035 cm-1) to the main peak (2 929 cm-1)

图4 缅甸琥珀样品含氧基团吸收峰的强度比值趋势变化图Fig.4 Trend of intensity ratio of oxygen containing group of amber samples from Myanmar

2.2 拉曼光谱分析

在拉曼光谱测试中，由于缅甸琥珀荧光散射比较严重，所测拉曼谱线均出现了基线漂移的情况，故对全部拉曼光谱数据进行了基线校正和平滑处理。结果(图5)显示，由C-H饱和键伸缩振动致2 915 cm-1附近的谱峰；环外非共轭C═C伸缩振动致1 650 cm-1附近谱峰；由饱和C-H键弯曲振动致1 454，1 350,992 cm-1附近谱峰；由C-CH键弯曲振动致1 232 cm-1附近弱振动峰；由C-O键伸缩振动引起1 125 cm-1附近谱峰；由C-C键伸缩振动引起738 cm-1附近谱峰[15]，由C-O-C键伸缩振动致595 cm-1附近谱峰；由C-C-O键弯曲振动致470 cm-1附近谱峰[23]。具体拉曼光谱的峰值指派见表2。

图5 不同品种缅甸琥珀样品的拉曼光谱：a、c、e为原始图；b、d、f为基线校正图Fig.5 Raman spectra of different varieties of amber samples from Myanmar：a，c，e.Original diagram；b，d，f.Baseline correction diagram

表2 缅甸红色系列琥珀样品的拉曼吸收峰位置指派Table 2 Raman peak positions assignment of red series amber samples from Myanmar /cm-1

图6 缅甸红色系列琥珀样品的拉曼光谱Fig.6 Raman spectra of red series amber samples from Myanmar

图7 缅甸琥珀样品N值对比图Fig.7 Maturity comparison of amber samples from Myanmar

表3 缅甸红色系列琥珀样品的拉曼峰强度比值Table 3 Intensity ratio of Raman peak positions of red series amber samples from Myanmar

2.3 紫外-可见光光谱分析

实验琥珀样品普遍透明度较差，故采用反射法对比分析缅甸血珀、缅甸棕红珀、缅甸血茶珀样品的紫外-可见吸收光谱(图8)，其紫外光谱均较为相似，在蓝紫绿区400～560 nm 范围内存在不同程度的均匀吸收，因此缅甸红色系列琥珀样品呈现吸收光的补色，即不同程度的橙红色调，但拐点有些许差异，如缅甸血珀样品的拐点(570 nm 左右)比血茶珀样品的拐点(510 nm 左右)、棕红珀样品的拐点(490 nm 左右)发生了红移，这与三者的颜色深浅相符，即缅甸红色系列琥珀样品的颜色越深，其拐点越靠近红端。

表4 缅甸红色系列琥珀样品的色度参数Table 4 The chromaticity parameters of red series amber samples from Myanmar

2.4 氧含量对颜色的影响

表5 缅甸红色系列琥珀样品的相对氧含量与色度参数Table 5 The relative oxygen content and chromaticity parameters of red series amber samples from Myanmar

图9 相对氧含量与色度参数相关性图Fig.9 Correlation between relative oxygen content and chromaticity parameters

3 结论

以缅甸红色系列琥珀为研究对象，通过红外光谱、拉曼光谱与紫外-可见光谱的研究，结合其颜色参数的分析，较系统地了解缅甸红色系列琥珀光谱和颜色特征的差异，为缅甸红色系列琥珀的品种分类与颜色定量表征提供一定理论依据，得出的结论如下。

(1)不同品种的缅甸红色系列琥珀样品的红外光谱基本一致，红外光谱结果显示琥珀的颜色深浅和氧含量基本呈正相关，氧化程度越高，颜色越深，氧化程度排序为缅甸血珀>缅甸血茶珀>缅甸棕红珀，可作为辅助判断的作用。

(2)不同品种的缅甸红色系列琥珀样品的激光拉曼光谱基本一致，颜色较深的样品的成熟度基本大于颜色较浅的样品，成熟度排序是缅甸血珀>缅甸棕红珀>缅甸血茶珀，具有一定品种区分性。