黑色翡翠的矿物成分相似玉石检测技术

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摘 要：

以收集到的市场上的一些黑色玉石为研究对象,对比研究其常规宝石学特征.除常规检测外,采用红外反射光谱方法,得出对应的红外反射光谱图.分析比较红外光谱图的差异,达到有针对性的快速区分鉴定宝玉石种属的目的.

关 键 词：

黑色翡翠；宝石学特征；红外光谱；鉴别

中图分类号：TB

文献标识码：A

文章编号：16723198（2013）02016402

翡翠以其鲜艳的颜色、深厚的文化底蕴而深受人们的广泛喜爱.近年来,随着翡翠热的不断升温加速了对翡翠原矿的开采,致使优质翡翠急剧减少,而原先不被消费者关注的黑色翡翠逐渐走进了市场.通过对昆明的玉器市场调查,作者发现近年来在市场上出现了几种与黑色翡翠外观极为相似的黑色玉石品种,如墨翠（绿辉石）、墨玉（黑色软玉）、深色水沫子玉、黑色蛇纹石玉、黑色含角闪石翡翠、黑色玉髓等,商家往往冠之以墨翠的名称出售,这给普通消费者带来了极大的误导,不利于规范和发展翡翠市场,使玉石销售市场处于混乱的状态.

在当前实验室常规检测中,由于受样品颜色、透明度、杂质元素等多种因素的影响,以及国家标准中未对黑色翡翠的鉴定方法和定名作出明确的规定,黑色翡翠与相似玉石的鉴别一直是珠宝玉石鉴定的难点,各个珠宝检测实验室对黑色翡翠的鉴定没有快速、有效的检测方法.笔者对市场上常见的黑色玉石,利用宝石常规鉴定仪器结合大型仪器,对其成分、常规宝石学特征等方面进行对比研究,从而对市场上黑色翡翠及相似玉石的鉴别提供了较为全面的依据.

1黑色翡翠的矿物成分

黑色翡翠（见图1）外观呈灰黑色,透光观察呈黑色、半透明.玉石具有纤维状、柱状、斑状变晶交织结构,成品和原料可见明显的“苍蝇翅”状闪光.折射率测定为1.67～1.68（点测）,密度约为3.40g/cm3,由于受样品的颜色和透明度的影响,一般无法观察到紫区强吸收线的吸收光谱.X射线衍射分析表明,其主要矿物为硬玉.高倍显微镜下观察：玉石中硬玉矿物成分并非黑色的,一般呈灰白色,玉石显示黑色是因为硬玉矿物之间分布了大量的丝状、点状的黑色物质,这说明黑色翡翠中的黑色并不是矿物原生作用的颜色.通过更进一步的放大,发现这些黑色甚至可作为硬玉的次生包裹体,存在于硬玉的微细结构缺陷之中.因此,可以确定常见的黑色翡翠不是原生色,其颜色是后期次生形成的.由于黑色分布常常不均匀,这类翡翠通常并不是全黑的,局部位置常常可见白色的斑块、石花,因此,其价值其实并不高,也是玉摊上常见的“大路货”.

2几种黑色玉石的宝石学特征

2.1墨翠

“墨翠”在光学性质、结构、成分等方面与传统意义上的翡翠有一定的差异（见图2）,它的主要矿物成分为绿辉石,还含有少量的钠长石、透闪石等矿物.其结构比较细腻致密,而且不容易观察到明显的“苍蝇翅”状闪光.“墨翠”的颜色是由过量的Cr和Fe造成的,在日光灯下色如深墨,在强透射光下则为均匀幽深的墨绿色―暗绿色.“墨翠”具有玻璃光泽,折射率为1.670～1.688之间,密度约为3.34～3.35g/cm3,折射率和密度比常见的翡翠较大.

2.2墨玉（黑色软玉）

墨玉由墨色到淡黑色,其墨色多为云雾状、条带状等（见图3）.墨玉多呈油脂光泽,硬度为6～6.5,折射率点测约为1.61～1.62.墨玉是由于石墨“侵入”到白玉所成,用灯打进去可看到白玉地张上有星星点点的黑点.墨玉以漆黑者为上品,但玉的边缘要透光,因为是白玉地张,也要极为油润.

2.3深色水沫子玉

市场上还出现了深色的水沫玉仿制水头较好的黑色翡翠或墨翠（见图4）,这类深色水沫玉主要矿物成分为钠长石,比重约为2.57,不显翠性,且黑色往往呈条带状分布,常带有浓郁的深绿色色调.其折射率约为1.52～1.54,远比翡翠的折射率小,外观上其光泽相对较弱些.

2.4黑色含角闪石翡翠

这类黑色玉石主要是与翡翠伴生的角闪石质矿物集合体,一般为黑色――黑绿色.这种玉石透明度不高,一般为不透明～半透明,结晶颗粒较粗,质地粗糙,做工不精细,硬度比翡翠要低（6～6.5）,表面抛光不够明亮（见图5）,密度较低（2.7～2.8g/cm3）,手掂相对较轻.

2.5黑色岫玉

珠宝市场上还出现一种黑色岫玉（见图6）,这类黑色的玉石为淡淡的黄绿色基底中存在着大量的黑色矿物及一些灰白色的团絮状物,其黑色往往呈团块状或点状分布,水头较好、质地比较细腻的并不显脆性,其比重约为2.57,折射率为1.56～1.57（点测）,比翡翠的折射率小.由于受到组成矿物的影响,而且硬度不是太大,外观上可见其光泽相对较弱,通过仔细观察这些不同之处,有助于我们区分此类玉石与黑色翡翠.

2.6其它黑色玉石

除此之外,还有黑色玉髓、黑色石英岩、黑色鹰眼石、黑色天然玻璃等,其外观和宝石学特征和黑色翡翠相差较大.

3黑色翡翠及与相似黑色玉石的实验室检测技术

3.1实验室常规鉴定

从实验室常规检测方法看,深色水沫玉、黑色玉髓、黑色石英岩玉、黑色鹰眼石、黑色天然玻璃等黑色玉石很容易和黑色翡翠区分开,其主要从光泽、结构、折射率以及在透射光下观察其颜色等方法进行鉴别.而对于墨翠、黑色软玉、黑色岫玉、黑色含角闪石翡翠等玉石,由于在日常检测工作中,其实际样品的类型多种多样,包括镶嵌的样品、摆件、原石或者一些花件、吊坠等等,另外由于受样品颜色、透明度、杂质元素、加工光洁度等因素的制约,使得样品的折射率值、密度值、吸收光谱等具鉴定意义的数值无法精确地测定,所以就比较难以鉴别.

3.2红外光谱检测技术

随着珠宝玉石产业的蓬勃发展,红外光谱检测技术被广泛应用于珠宝玉石的鉴定与研究领域,红外光谱检测技术是一种准确、省时、简便、无损的现代检测技术,是对珠宝玉石常规仪器鉴定的一种补充和完善.红外光谱是宝玉石在红外光的照射下,引起晶格（分子）、络阴离子团和配位基的振动能级发生跃迁,并吸收相应的红外光而产生的光谱,是一种分子吸收光谱.红外光谱位于可见光和微波区之间,分为远红外（400～10cm-1）、中红外（4000～400cm-1）、近红外（12820～4000cm-1）3个谱区.红外吸收光谱是宝玉石分子结构的具体反映,不同的分子振动在中红外谱区（4000～400cm-1）均有吸收,几乎没有两种物质的红外光谱图是相同的,因此中红外光谱亦称为“指纹谱”.用于宝玉石红外吸收光谱的测试方法分为透射法和反射法两种,透射光谱法提供宝玉石4000～2000cm-1谱区的信息,主要与宝玉石中的H―O及C―H的伸缩振动有关,如宝玉石中的结构水、有机物质以及宝玉石优化处理使用的有机填料（如树脂）、染料等；反射光谱方法提供宝玉石的基频振动信息,可以用来判别宝玉石的种属和真伪.红外光谱检测技术就是根据不同的宝玉石属于不同的矿物种,具有不同的红外反射/透射特征光谱图,依据特征的红外吸收谱带的数目、波数位、谱形图及谱带强度等特征,有助于对珠宝玉石的红外吸收光谱进行定性表征,即可将它们进行鉴别和区分.结合前人的研究成果以及对部分黑色玉石样品进行了红外光谱测试分析,总结出黑色翡翠与相似玉石的快速鉴定方法.本文的测试仪器为岛津IRPrestige-21傅立叶变换红外光谱仪,主要采用反射法进行测试,或对样品较薄较透部分采用透射法进行检测,检测依据为GB/T6040-2002《红外光谱分析方法通则》,其中横坐标为波数,纵坐标为透光度（透过率）.

（1）墨绿色至黑色翡翠的漫反射红外光谱主要吸收范围在400cm-1～1200cm-1内,其峰位分别位于1175、1076、943、857、746、667、589、533、476、438cm-1,其中1076cm-1附近的峰最强,其次为533cm-1附近的峰,为辉石的谱峰（见图7）.

（2）墨翠的红外反射光谱测试显示了典型的绿辉石光谱（见图8）,与黑色翡翠的反射红外光谱对比,两个强吸收区的主体状态不变,但峰的位置发生了变化,其Si-O最强吸收区的峰位移至到了1177cm-1.

（3）墨玉（黑色软玉）的红外反射光谱峰位为1145、1089、1041、996、918、756、682、657、540、511、461cm-1,为典型的闪石红外光谱（见图9）,其中1100～960cm-1谱区归属Si-O伸缩振动,为最强吸收带频率.800～600cm-1谱区归属Si-O-Si的对称伸缩振动,600～400cm-1谱区归属Si-O的弯曲振动和Mg-O的伸缩振动.

（4）黑色蛇纹石玉的红外反射光谱的峰位分别为1049、672、648、554、487cm-1（见图10）,其中1100～900cm-1谱区属于Si-O伸缩振动,600cm-1以下的谱带属于Si-O的弯曲振动、Mg-O的伸缩振动与OH平动.

4结论

在市场上常见的黑色玉石品种主要为黑色翡翠、墨翠、黑色蛇纹石玉、墨玉（黑色软玉）、黑色角闪石质玉石（含辉石的角闪岩）、深色水沫子玉,还有黑色玉髓、黑色石英岩玉等,常规鉴定中可以通过折射率、光泽、相对密度和内部结构等方面来鉴别黑色玉石.

红外反射光谱可以准确的测定出黑色玉石的主要成分类型,并且具有无须专门制样,仪器操作简便,测试速度快捷等特点,更重要的是不同矿物成分基团的红外光谱指纹区各不相同,因此红外光谱仪可以作为黑色玉石鉴定最有效的工具,在日常的鉴定工作中有很大的实际意义.