一种仿绿松石材料的宝石学特征

一种仿绿松石材料的宝石学特征
祝琳;何翀;杨明星;狄敬如;卢靭;沈锡田
【摘要】采用宝石显微镜、偏光显微镜、扫描电子显微镜、X射线粉末衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、拉曼光谱仪等测试方法对近期湖北市场出现的一种仿绿松石材料进行了常规宝石学、矿物学、谱学特征研究.结果表明,该类仿绿松石材料的主要成分为重晶石粉末,样品相对密度为2.83~3.08,隐晶质,不规则断口,用小刀刻划可产生划痕,与盐酸不反应,该仿绿松石材料与天然绿松石的外观相似,但成分结构差异较大.结合扫描电子显微镜、X射线粉末衍射与红外光谱、拉曼光谱测试结果,仿绿松石样品可能为重晶石粉末与有机物固化而成,利用红外光谱与拉曼光谱测试技术能快速有效的无损鉴别出天然绿松石与该仿制品.
【期刊名称】《宝石和宝石学杂志》
【年(卷),期】2017(019)006
【总页数】6页(P15-20)
【关键词】绿松石;仿制品;宝石学特征;重晶石
【作者】祝琳;何翀;杨明星;狄敬如;卢靭;沈锡田
【作者单位】中国地质大学教务处,湖北武汉 430074;中国地质大学珠宝学院,湖北武汉 430074;中国地质大学珠宝学院,湖北武汉 430074;中国地质大学珠宝学院,湖北武汉 430074;中国地质大学珠宝学院,湖北武汉 430074;中国地质大学珠宝学院,湖北武汉 430074
【正文语种】中文
【中图分类】TS93
绿松石是一种天然产出的、外观蓝色或蓝绿色的矿物。

绿松石在珠宝界有着悠久的历史，近几年绿松石在珠宝以及文玩市场上深受人们的喜爱，但优质的绿松石产量有限，以假乱真的现象层出不穷，这类产品的面市不仅给消费者带来了困惑，也为珠宝鉴定人员带来一定的困难。

市场上常见的仿制品早期以染色压制碳酸盐为主，后期陆续出现天然矿物的绿松石仿制品，如染色磷铝石、染色玉髓等，但是这些仿制品不具有天然绿松石的颜色与结构，物理光学性质也有较大差异[1-3]。

笔者近期在湖北珠宝市场上发现了一种与天然绿松石外观十分相似的仿绿松石材料, 并较系统地研究了这种仿绿松石材料的宝石学、矿物学和谱学特征，旨在与天然绿松石相区别，有助于鉴别和市场销售，并为相关的研究提供理论实证依据和基础资料。

1.1.1 基本特征
仿绿松石样品材料来源于湖北竹山绿松石产业园，共计4块原石标本(图1和表1)。

样品的蓝色部分颜色鲜艳、均匀，表面有深色土状覆盖层；样品FLS-1～样品
FLS-4的相对密度分别为2.83、2.83、3.08、3.08，结构为隐晶质，不透明，呈
不规则状断口，紫外荧光灯长波下表现为弱蓝白色荧光，短波下无荧光；硬度较小，用小刀能在其表面产生划痕；用稀盐酸处理样品表面未见气泡。

受制于表面状况的影响，无法获得准确折射率数据。

1.1.2 偏光显微特征
天然湖北竹山绿松石在显微镜下可见片状绿松石微晶，放射状球粒结构；安徽绿松石在偏光显微镜下为微晶结合体产出，多呈微晶团粒状和鳞片状结构，部分为放射纤维状结构及放射球粒状结构[4-5]。

采用偏光显微镜观察仿绿松石样品薄片(图2)发现，仿绿松石样品在单偏光下呈细小颗粒状，均匀分布，没有可观察到的晶形，在正交偏光下呈暗色，不能直接观察出是哪种矿物相，需要结合其他测试来确定。

采用扫描电子显微镜对仿绿松石样品进行了形貌观察，测试在中国地质大学(武汉)材料科学与化学工程学院完成，测试仪器为日本日立场发射扫描电子显微镜
SU8000，测试条件：加速电压20 kV，观测倍率30～1 200 000倍，二次电子分辨率1.0 nm(电压15 kV)，1.3 nm(电压1 kV)，工作距离为0.5～30.0 mm，主
要附件为X射线能量色散谱仪，简称能谱仪(EDS)，探测元素范围Be～U。

样品表面喷金处理，喷金时长2分钟。

采用X射线粉末衍射仪分析仿绿松石样品的矿物组成，测试仪器为德国BRUKER AXS D8-FocusX射线衍射仪，测试条件：CuKα射线，Ni滤波，40 kV，40 mA，LynxEye192位阵列探测器，扫描范围5°～70°，扫描步长0.01 °/2θ，扫描速度
每步0.05 s，λ= 1.540 598 Å，并且样品磨成200目粉末。

红外光谱测试在中国地质大学(武汉)珠宝学院完成，测试仪器型号为VERTEX 80，透射测试，测试范围4 000～400 cm-1，分辨率4 cm-1，扫描次数32次，温度25 ℃，样品磨成200目粉末，与200 mg的KBr混合，共同制成直径1 cm、厚
1 mm的薄片。

拉曼光谱测试采用BRUKER SENTERRA拉曼光谱仪，测试条件：激光波长785 nm,激光能量100 mV，分辨率3.5 cm-1，测试范围80～2 500 cm-1，光栅狭缝宽度25×1 000 μm，扫描时间10 s/次，测试样品为矿物薄片。

将样品新鲜断面喷金处理后，在扫描电子显微镜下观察，放大倍数为10 000～50 000。

观察结果(图3)显示，该矿物由基体和颗粒两部分组成，基体部分为一整体，未见晶体颗粒形态；颗粒部分呈短柱状、浑圆粒状、厚片状，断口参差不平，未见解理，颗粒大小为0.1～1.0 μm，矿物形态较一致。

图3e-图3f可明显看出，外
力敲击后，断面处出现镶嵌状胶结坑，应是颗粒从基体脱出后引起。

从此现象推测出，晶体颗粒之间的关系是相互独立的，并以基质为媒介组合在一起，晶体镶嵌于基质中。

对晶体颗粒以及基质进行能谱EDS测试，其结果(图4)显示，样品的成分一致，以Ba、S、O元素为主，除此之外，能谱结果中有较明显的C元素的峰，笔者推测与有机质有关，需要进一步检测来确认。

晶体部分测试结果(图4a)显示有C、O、Al、P、S、Ba；基质部分测试结果(图4b)显示有C、O、Al、P、S、Ba、Cu，基质部分的C比晶体部分C的质量分数相对较高。

测试结果如图5所示，仿绿松石样品的衍射图谱与中国地质大学(武汉)材料化学与化学工程学院检索库中重晶石的衍射谱线基本一致，重晶石参考标准峰见表2，这表明该仿绿松石材料的主要矿物组成为重晶石，并且未检测出其他矿物组成。

测试结果显示，4个仿绿松石样品的拉曼光谱特征相似，表明其成分基本相同。

其中，位于463、623、991、1 144 cm-1处的强吸收峰为重晶石的特征谱[6]，与XRD测试结果相符，此拉曼峰与天然绿松石的拉曼峰差异较大[7]。

除此之外，1 615,3 070 cm-1附近的吸收峰归属于苯环引起[8]，显示该样品含有有机成分。

测试结果显示，仿绿松石样品的红外光谱特征相似，表明其成分基本相同。

(1)位
于1 190～1 187，1 126～1 124，1 085～1 083，984～982，639～638，612～610 cm-1处的强吸收峰为重晶石的特征谱，与XRD结果相符，证明仿绿
松石样品的主要矿物组成为重晶石；(2)天然绿松石的主要红外吸收峰位于1 116、1 063、1 015、839、649、574、488 cm-1以及相应的OH及H2O的振动峰[9]，与仿绿松石样品的红外光谱差异较大，容易区分；(3)3 400～3 600 cm-1归属于H2O、OH的伸缩振动所致，2 320～2 330 cm-1附近的峰归属于O=C=O 振动所致，2 965、2 975、2 967、2 973 cm-1归属于C-H反对称伸缩振动所致，2 883 cm-1归属于C-H对称伸缩振动所致，1 460 cm-1与1 380 cm-1为C-H 振动引起，分别属于反对称变角振动与对称变角振动，1 500、1 600 cm-1附近
的峰归属于芳环引起，其中1 500 cm-1峰为最强[10-12]。

结合扫描电子显微镜
的测试结果，该仿绿松石样品主要矿物组成为重晶石，还含有有机物。

(1)该仿绿松石样品的主要矿物组成为重晶石，在扫描电子显微镜下，整体具镶嵌结构，基质与晶体颗粒表面都含有C元素，红外光谱与拉曼光谱的测试结果显示仿绿松石样品含有机物，推测该样品由有机物为粘接剂，粘接重晶石，经固化成型而制得。

(2)在外观上，该仿绿松石材料与天然绿松石很相似，但在物理化学性质等方面区别明显，仿绿松石的硬度比天然绿松石小，用小刀可以轻易划动。

红外和拉曼光谱测试可以很容易区别天然绿松石与该仿绿松石。

【相关文献】
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