Study on Gemmological and Mineralogical Characteristics of She Inkstone
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摘要: 以产自江西省婺源县的歙砚为研究对象,运用电子天平、显微硬度计、偏光显微镜以及X射线粉末衍射仪、环境扫描电子显微镜,对歙砚原石的宝石矿物学性质进行了较深入的研究,综合分析了歙砚的组成成分、质量分数及结构特征。测试结果表明:样品的平均摩氏硬度为4.45,平均密度为2.748 5 g/cm3;其主要矿物为绢云母,呈细小鳞片状结构,定向排列,还含有石英、绿泥石以及少量的锆石、正长石、高岭石和斑铜矿等。环境扫描电子显微镜及其能谱仪的测量结果显示,歙砚样品的主要矿物为多硅白云母,其单晶颗粒好,呈叶片状、定向排列,其集合体呈叠瓦状结构分布;其平均化学式为K0.59Na0.50{(Al2.86Mg0.50Fe3+0.75)4.11[(Al0.91Si7.09)8O20](OH)4}。Abstract: The gemmological and mineralogical characteristics of She inkstone samples from Wuyuan County,Jiangxi Province,are deeply studied by using electronic balance,micro sclerometer,polarizing microscope and X-ray powder diffraction(XRD),environment scanning electron microscope(ESEM) with its X-ray energy-dispersive spectrometer(EDS),including the geological survey,compositions,content and structure characteristics of She inkstone samples.The testing results show that the average Mohs hardness of the samples is up to 4.45 and the average density is up to 2.7485g/cm3,where the major mineral is sericite with small scaly structure and orientational arrangement,and the other minerals are quartz,chlorite and a small quantity of zircon,orthoclase,kaolinite and bornite,etc.Through environment scanning electron microscope and X-ray energy-dispersive spectrometer,the results indicate that the major mineral of the samples is Si-rich sericite,whose monocrystal is of being well,leaf-shaped and orientational arrangement,with its aggregate being imbricate characteristics.The average chemical formula of Si-rich sericite in the sample is K0.59Na0.50{(Al2.86Mg0.50Fe3+0.75)4.11[(Al0.91Si7.09)8O20](OH)4}.
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“绿幽灵”指水晶中含有绿泥石包裹体的特殊水晶品种[1, 2],绿泥石包裹体在晶体内部常形成特殊的针点状、颗粒状、团块状、云雾状、蠕虫状等形状[3],因此, “绿幽灵”水晶因其图案多样、生动写意而受到广大收藏者的喜爱,成为水晶市场中的热销品种。
最近,笔者所在的实验室接受了一条特殊的“绿幽灵”水晶手串的委托检测。该样品为一条圆珠串手链,外观与常见的“绿幽灵”水晶十分相似,笔者采用常规宝石学测试、红外光谱仪等对样品进行了检测,发现这是一种新型的包裹体造假技术,值得珠宝鉴定工作者引起足够重视,消费者在选购“绿幽灵”时也要注意识别。
1. 样品及测试方法
1.1 样品特征
样品(图 1)为一条由20粒直径8~9 mm圆珠串连而成的手串, 总重量24.8 g。手串圆珠体色为无色透明状,玻璃光泽,内部包裹体呈绿色至灰绿色,呈三角锥状或山峰形,有平行层状结构(图 2),与常见的“绿幽灵”水晶极为相似。
1.2 测试方法
采用偏光镜、折射仪、紫外荧光灯、宝石显微镜等仪器进行了常规宝石学特征测试。
使用德国布鲁克BRUKER TENSOR 27型傅里叶红外光谱仪,采用表面漫反射法对样品及其包裹体进行了测试,测试条件:实验温度27±2 ℃,相对温度60%,分辨率4 cm-1,扫描次数16次,测试范围为400~4 000 cm-1。
2. 测试结果及讨论
2.1 常规宝石学特征
常规宝石学检测结果显示,样品手串的珠粒为非均质体,偏光镜下可见“牛眼干涉图”,折射率为1.55(点测法),样品主晶(无色透明部分)显微观察可见气液两相包裹体(图 3)。检测结果表明,样品可能为天然水晶手串[4]。
放大观察发现,“绿幽灵”包裹体有些异样,与常见的“绿幽灵”水晶内部的点状、线状、不规则弯曲状的绿泥石包裹体不同,样品的绿色包裹体由大量不规则矿物晶体颗粒组成,颗粒大小较为均匀(图 4),呈三组平行排列“V”字形,且包裹体“V”字形条带的边缘平直、间距及宽度基本相等(图 5)。
进一步检测发现,样品的暗绿色包裹体部分由大量不规则晶体颗粒组成,颗粒硬度较高,部分颗粒断面呈金刚光泽至亚金刚光泽(图 6);在365 nm长波紫外灯下包裹体部分颗粒呈现弱至强橙黄色荧光(图 7)。
2.2 红外光谱测试
分别对样品无色部分及绿色包裹体部分进行红外光谱测试,并使用OPUS软件进行分析。
测试结果(图 8)显示, 样品主晶(无色部分)在中红外区吸收带主要位于480、550、780、800、1 120 cm-1和1 180 cm-1处,为水晶的特征吸收谱带[3]。
绿色包裹体中红特征吸收谱带呈类似氧化物矿物吸收谱,即红外光谱在1 000 cm-1以上无吸收,吸收带一般在800 cm-1以下,谱带数目少且常为宽带[5],检索并比对中国质量检验协会团体标准T/CAQI73-2019《珠宝玉石鉴定红外光谱法》第A.2.79合成碳硅石的红外反射谱图A.182[6], 结合中国国家标准化委员会出版的国家标准GB/T 16553-2017《珠宝玉石鉴定》第5.4.13合成碳硅石鉴定特征[7],确定样品中绿色颗粒状包裹体为合成碳硅石。
2.3 讨论
水晶是一种较为常见的宝石材料,通常,含有丰富包裹体的水晶会比纯净的水晶商业价值更高。如含有丝状、针状金红石矿物的“金发晶(钛晶)”、含有红色赤铁矿的“草莓水晶”、含有绿泥石矿物包裹体的“绿幽灵”水晶等。市场上利用包裹体造假技术制作的各种仿制品屡见不鲜,如利用激光内雕制作的“白幽灵”水晶[8],拼合处理的“金发晶(钛晶)”等。
天然碳硅石是Henri Moissan于1893年在陨石中发现并以其姓名命名的矿物。随后在陨石、金伯利岩及蛇纹岩中都发现了天然碳硅石SiC[9],但水晶中出现碳硅石包裹体却未见报道。合成碳硅石作为新型宝石学材料出现,便以其亚金刚光泽、高硬度、高折射率、高热导性、强色散等良好的宝石学特性成为天然钻石的替代品。本次检测中发现将合成碳硅石用于宝石的优化处理还是首次,这类仿制品具有一定迷惑性,在鉴定和购买时需注意。
3. 结论
(1) 本次检测的“绿幽灵”样品实际是人工“注”入包裹体的仿制品, 仿制品由天然白水晶加工而成,内部的暗绿色晶体颗粒为合成碳化硅(SiC)晶体颗粒,造假者将天然白水晶开出三组平行的“V字型”槽,再注入合成绿色合成碳化硅(SiC)颗粒模仿天然“绿幽灵”的绿泥石矿物包裹体。根据GB/T16552-2017《珠宝玉石名称》应定名为水晶(处理)或者充填水晶,且应在附注中说明“绿色包裹体为人工充填处理的合成碳化硅”[10]。
(2) 由于水晶是一种较常见的宝石材料,特殊的包裹体往往会提升水晶的价值。造假者选择天然水晶做原料,加入人工包裹体,使检测难度加大。鉴定时要注意放大观察,结合包裹体的红外光谱分析。
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[1] 胡中泰.歙砚的鉴别和欣赏[M].武汉:湖北美术出版社,2003.5. [2] 朱继存.我国名砚石的品种特征及其岩石类型[J].石材博览,2000,(9):41. [3] 刘剑虹,刘刚.砚石的X射线能谱分析[J].云南师范大学学报,2003,23(4):51. [4] 李志群.中国南方砚石的品质研究[J].矿产资源,2000,9(2):13,15. [5] 张惠众.江西区域变质岩及其变质作用[J].地质通报,1984,(1):24.
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