Figure
1.
Imitation samples of agate from Yanyuan
| Citation: |
ZHANG An, SUN Zhulin, ZHAO Baoyin, BAO Wei. Gemmological Characteristic of Quartzite Jade "Feizhoucui" and Its Identification[J]. Journal of Gems & Gemmology, 2025, 27(2): 28-35. DOI: 10.15964/j.cnki.027jgg.2025.02.004
|
In recent years, a novel gemstone named "Feizhoucui", originated from the Barberton Makhonjwa Mountains in Africa, has emerged in the jewelry market. To date, there have been limited reports on its gemmological characteristics. To investigate the differences between "Feizhoucui" and other types of quartzite jade and to provide a scientific foundation for its identification, our research team collected both rough material and finished product samples of "Feizhoucui". The gemmological characteristics of the samples were studied using conventional gemmological testing instruments, super-resolution microscope, thin section observation under polarized light microscope, scanning electron microscope(SEM), electron microprobe(EPMA), infrared spectroscopy(FITR), Raman spectroscopy, X-ray powder diffraction(XRD) and energy dispersive spectroscopy(EDS) analysis. The results indicated that "Feizhoucui" is a kind of quartzite jade, with α-quartz as the main mineral component, exhibiting a granular structure and forming a compact aggregate of cryptocrystalline-micrystalline quartz. The green inclusions are mainly mica minerals, possibly illite, while metal inclusions are predominantly pyrite. The transparent inclusions are mainly barite. As an emerging gemstone, "Feizhoucui" has great development prospects in the jewelry market and the norms of the commercial and trade market need to be further improved to promote the sustainable and healthy development of the "Feizhoucui" industry in the future.
玛瑙主要成分为隐晶质的SiO2，具有红色、黄色、蓝色、绿色、褐色、灰色、紫色、白色、黑色等多种颜色，纹路也千变万化[1]。近年来，产自四川省凉山彝族自治州盐源县的盐源玛瑙，因其颜色丰富多彩、质地细腻坚硬、韧性好、易雕刻，被广泛应用于富有古韵的各类首饰，深受广大消费者的喜爱。盐源玛瑙被发现时并未引起过多的关注且价格不高，随着人们对其深入了解，市场热度随之而起，价格迅速上涨。近期，笔者所在实验室检测到两件外观酷似盐源玛瑙的样品，送检时商家称之为“新矿盐源玛瑙”，但经检测后其并非玛瑙。为进一步弄清这类“新矿盐源玛瑙”的矿物组成及宝石学特征，笔者采用了常规宝石学测试方法、红外光谱仪、拉曼光谱仪和能量色散型X射线荧光光谱仪等测试仪器对其进行分析，旨在为实验室日常检测提供一些数据参考，以防广大消费者上当受骗。
本文用于测试分析的“新矿盐源玛瑙”样品均来自于顾客送检样本，并声称采购于某网络销售平台，共计2件，均为雕件，编号分别为BS-1和BS-2(图 1)；颜色整体分布不均匀，以粉红色、黄绿色为主，局部呈黄褐色；表面呈毛玻璃状，弱玻璃光泽；结构较致密，不透明，硬度低。后文所述破坏性实验测试均在征得顾客同意后进行。
常规宝石学检测使用珠宝检测仪器，如折射仪、宝石显微镜、电子天平、紫外荧光观察箱等。
红外光谱分析采用美国尼高力赛默飞世尔Nicolet iS10傅里叶变换红外光谱仪对样品进行测试，采用溴化钾(KBr)压片透射法。测试条件：测试范围400~4 000 cm-1(中红外)，分辨率4 cm-1，扫描次数32次，动镜速率0.474 7 cm-1/s，自动增益。
拉曼光谱分析采用美国热电的DXR激光显微共聚焦拉曼光谱仪对样品进行测试，测试条件：激发光源波长780 nm，光阑50 μm，光栅400 lines/mm，曝光时间60 s，曝光次数2次，背景曝光次数512次，测量范围50~2 000 cm-1。
X射线荧光光谱分析采用日本岛津EDX-7000能量色散型X射线荧光光谱仪对该样品进行测试，测试条件：Rh靶，测试范围Na~U，测试电压分别15 kV和50 kV，测试时间分别15 s和30 s。
紫外-可见吸收光谱分析采用南京宝光UV5000对样品进行测试，测试条件：积分时间100 ms，平均次数20次，平滑度5，测量范围200~1 000 nm。
显微放大30倍的测试结果(图 2)显示，表面可见较粗的抛光纹理，且零散分布着大小不等的黑色点状物(图 2a-图 2c)，具不平坦状断口(图 2d)；折射率因表面未抛光，测试效果不佳；长波紫外光照射下呈中至弱的粉红色荧光，短波紫外光照射下呈惰性；样品BS-1的密度为2.78 g/cm3，样品BS-2的密度为2.73 g/cm3，与玛瑙的密度(2.60±0.10) g/cm3[1]有明显区别；小刀可轻易划动，刻划后其粉末颜色与体色相近；滴盐酸起泡，反应剧烈[2]。以上基本特征明显区别于盐源玛瑙。
刮取适量样品粉末，对其进行KBr压片法红外光谱测试。结果(图 3)显示，本文样品的红外吸收光谱基本一致，表明其成分基本相同，主要出现了3 406 cm-1附近的宽吸收带以及2 960、2 922、2 852、1 607、1 510、1 436、1 180、1 120、1 082、982、875、826、712、635、610 cm-1处的吸收峰。其中，位于3 406 cm-1附近的宽吸收带由KBr吸附的水分子的伸缩振动所致；2 960、2 922、2 852、1 607、1 510 cm-1和826 cm-1处的吸收峰均与环氧树脂有关。其中，2 960 cm-1和2 922 cm-1处的吸收峰由CH3和CH2的反对称伸缩振动所致，2 852 cm-1处的吸收峰由CH3对称伸缩振动所致。1 607 cm-1和1 510 cm-1处的吸收峰由苯环骨架的伸缩振动所致，826 cm-1处的吸收峰由苯环上=C-H非平面变角振动所致，这三处吸收峰为环氧树脂中苯环的红外特征峰，他们的出现进一步证明了本文研究样品有环氧树脂的存在[3-4]；1 180、1 120、1 082、982、635 cm-1和610 cm-1处的强吸收峰是由SO4基团内振动模式所致，与重晶石的红外特征峰一致[5]；图 4是图 3的局部放大，清晰可见1 436 cm-1和875 cm-1处的吸收峰以及712 cm-1处的弱吸收峰，1 436 cm-1处的吸收峰由CO3基团反对称伸缩振动所致，875 cm-1处吸收峰由CO3基团面外弯曲振动所致，712 cm-1处的吸收峰由CO3基团面内弯曲振动所致，这三个吸收峰为方解石的红外特征吸收峰[6]。以上分析表明，本文研究仿制品样品主要成分由重晶石、方解石及环氧树脂组成。
样品BS-1、BS-2的拉曼光谱测试结果(图 5)显示，位于452、610、633、980 cm-1和1 140 cm-1处的拉曼位移具有典型的SO4基团四种振动模式。其中，980 cm-1处的拉曼峰为对称伸缩振动ν1，拉曼散射强度最强；452 cm-1处的拉曼峰为对称弯曲振动ν2；1 140 cm-1处的拉曼峰为反对称伸缩振动ν3；610 cm-1和633 cm-1处的拉曼峰为反对称弯曲振动ν4[7]，该测试结果与RRUFF数据库中重晶石的拉曼位移基本一致。图 5还出现了由晶格振动引起的两弱拉曼位移，分别为147 cm-1处的平动和274 cm-1处的摆动以及由C-O对称伸缩振动引起的1 080 cm-1处的弱拉曼位移[8-10]，与RRUFF数据库中方解石的拉曼位移基本一致; 位于1 604、1 458、1 179、1 106、816 cm-1和633 cm-1等处的拉曼峰与环氧树脂的拉曼位移基本一致[11]。拉曼测试结果表明, 本文仿制品样品含有重晶石、方解石和环氧树脂，与红外光谱测试结果相对应。此外，位于300、413、663 cm-1和1 310 cm-1处弱的拉曼位移与赤铁矿相对应，位于385、683 cm-1和993 cm-1处弱的拉曼位移与针铁矿相对应，表明样品中还含有少量的赤铁矿和针铁矿[12]。
为探讨样品颜色成因，选取仿制品样品颜色较浓郁的位置进行X射线荧光能谱测试。结果(表 1)显示，样品BS-1和BS-2中主量元素为Ba、Sr、S元素, 且Ba元素的质量分数明显大于Sr的质量分数，与重晶石的化学成分(Ba, Sr)SO4一致[1]；而Ca元素的存在，进一步证实了其含有方解石，与其他测试数据结果一致；样品均含微量的Fe和Cu元素, 推测可能与样品的颜色成因有关。
| 样品编号(测试部位) | BaO | SrO | SO3 | CaO | CuO | FeOT |
| BS-1(粉红色略偏黄色部位) | 65.294 | 0.588 | 26.983 | 0.220 | 0.049 | 0.052 |
| BS-1(黄绿色略偏黄色部位) | 68.591 | 0.738 | 21.487 | 0.122 | 0.111 | 0.068 |
| BS-2(粉红色略偏黄色部位) | 60.848 | 0.400 | 25.985 | 5.870 | 0.040 | 0.059 |
| BS-2(黄绿色略偏黄色部位) | 59.587 | 0.384 | 26.844 | 6.036 | 0.092 | 0.076 |
DownLoad:
CSV
样品BS-1和BS-2的紫外-可见吸收光谱结果(图 6)显示，其粉红色部位均出现了270、350、555 nm和680 nm附近的宽吸收带，黄绿色部位出现了270、350、470、555、610 nm和680 nm附近的宽吸收带。根据前人研究[13-16]，270 nm附近的吸收峰由Fe3+中6A1→4A2(F)跃迁导致，但常受到很强的电荷转移谱的掩盖；350 nm附近宽的吸收峰可能与Fe2+→Fe3+之间发生的电荷转移有关；470 nm附近的吸收峰是由Fe3+产生的晶体场谱导致，即6A1g→4E14Ag跃迁；赤铁矿与Cu2+的有关吸收峰在555 nm附近重叠，赤铁矿的吸收峰因含量相对较高时会在555 nm处稍红移；610 nm处吸收峰为针铁矿和Cu2+共同作用所致特征峰位；680 nm处的吸收峰可能是由Fe3+的d-d能级跃迁(即6A1g→4T2g跃迁)导致，由此可以判断两件样品中Fe和Cu元素的存在，这与XRF测试结果相吻合。根据紫外-可见吸收光谱测试结果，结合上文检测的Fe2O3和CuO含量，笔者推测，样品中粉红色部位的颜色成因可能与赤铁矿有关，黄绿色则可能与针铁矿及Cu2+共同作用有关，这与天然盐源玛瑙中粉红色、黄绿色的致色机理相似[12-13]。此外，粉红色部位又含有一定量的针铁矿，致其略偏黄色调。黄绿色部位由于Cu2+含量的不同呈现不同色调。但由于检测技术条件有限，Cu以何种形式存在有待进一步研究。
本文研究的“新矿盐源玛瑙”样品是近期市场上新出现的产品，从常规宝石学特征来看，与天然的盐源玛瑙有本质区别，在日常检测中可以较为轻易的区分开。从红外光谱的特征吸收峰来看，由SO4基团内振动模式所致的1 180、1 122、1 082、982、635 cm-1和610 cm-1处的强吸收峰，揭示了重晶石的存在，拉曼光谱与红外光谱分析一致，也可充分说明“新矿盐源玛瑙”与天然盐源玛瑙有天壤之别。
结合X射线荧光能谱测试结果，该“新矿盐源玛瑙”样品的主量元素为Ba、Sr、S元素，还有Ca、Fe、Cu微量元素。Fe、Cu可能是样品的致色元素，与紫外-可见光谱测试结果一致。粉红色部位可能以赤铁矿为主，伴有少量的针铁矿因而产生一定的黄色调；黄绿色部位由针铁矿及Cu2+共同作用导致，不同的Cu2+含量使其呈现不同色调。
经市场调研发现，此类“新矿盐源玛瑙”样品在网络平台销售较多，相关测试结果显示其以重晶石为主，其次为方解石，环氧树脂等。结合放大观察发现样品结构细腻，又不同于重晶石的矿物结构特征，根据GB/T16553－2017《珠宝玉石鉴定》，该样品建议定名“仿玛瑙”较为合适。
(1) 据商家称的“新矿盐源玛瑙”样品的外观与盐源玛瑙相似，表面光泽较弱，呈毛玻璃状，结构致密，不透明，长波紫外光照射下呈弱的粉红色荧光，短波紫外光照射下呈惰性，小刀可轻易划动，滴盐酸起泡，反应剧烈，密度大于2.70 g/cm3，放大观察样品内部零散分布着大小不等的黑色点状物。常规宝石学特征可以与盐源玛瑙相区别，是盐源玛瑙仿制品。
(2) 红外光谱表明，该“新矿盐源玛瑙”含重晶石、环氧树脂和方解石，位于1 180、1 120、1 082、982、635 cm-1和610 cm-1处的强吸收峰为重晶石的红外特征吸收峰；1 436、875 cm-1处的吸收峰以及712 cm-1弱的吸收峰为方解石的红外特征吸收峰；2 960、2 922、2 852、1 607、1 510 cm-1和826 cm-1处的吸收峰均与环氧树脂有关。
(3) 拉曼光谱表明，该“新矿盐源玛瑙”出现了452、610、633、980 cm-1和1 140 cm-1处的重晶石拉曼位移，147、274、1 080 cm-1处的方解石拉曼位移，以及1 604、1 458、1 179、1 106、816 cm-1和633 cm-1处的环氧树脂的拉曼位移。
(4)“新矿盐源玛瑙”的主量元素为Ba、Sr、S元素, 微量元素Ca、Fe、Cu。其中Ba元素的质量分数明显大于Sr的质量分数，与重晶石的化学成分一致。而Ca元素的存在，进一步证实了样品中含有方解石。紫外-可见光谱表明，270、350、470 nm和680 nm附近的吸收峰与Fe3+有关；赤铁矿与Cu2+的吸收峰在555 nm附近重叠，赤铁矿的吸收峰在555 nm处红移；610 nm处的吸收峰为针铁矿和Cu2+共同作用的特征峰位。因此推断，“新矿盐源玛瑙”样品中粉红色部位可能以赤铁矿致色为主，黄绿色可能由针铁矿和Cu2+共同作用的结果。
| [1] |
Wit M, Furnes H, Maclennan S, et al. Paleoarchean bedrock lithologies across the Makhonjwa Mountains of South Africa and Swaziland linked to geochemical, magnetic and tectonic data reveal early plate tectonic genes flanking subduction margins[J]. Geoscience Frontiers, 2018, 9(3): 603-610, 625-665. doi: 10.1016/j.gsf.2017.10.005
|
| [2] |
全国珠宝玉石标准化技术委员会. GB/T34098—2017石英质玉分类与定名[S]. 北京: 中国标准出版社, 2017.
|
| [3] |
李建军, 刘晓伟, 王岳, 等. 不同结晶程度SiO2的红外光谱特征及其意义[J]. 红外, 2010, 31(12): 31-35.
Li J J, Liu X W, Wang Y, et al. Infrared spectral features of SiO2 with different crystallinity and their implications [J]. Infrared, 2010, 31(12): 31-35. (in Chinese)
|
| [4] |
朱莉. 石英质宝玉石的种类及鉴定特征[J]. 超硬材料工程, 2013, 25(4): 49-53.
Ju L. Types and gemological characteristics of quartz gems [J]. Superhard Material Engineering, 2013, 25(4): 49-53. (in Chinese)
|
| [5] |
宋秋云, 杨筱圻, 张世涛, 等. 云南昆明南红玛瑙的产状及宝玉石学特征研究[C]//国家珠宝玉石首饰检验集团有限公司, 中国珠宝玉石首饰行业协会. 珠宝与科技——2023国际珠宝首饰学术交流会论文集. 北京: 地质出版社, 2023.
Song Q Y, Yang X X, Zhang S T, et al. Occurrences and gemological characteristics of Nanhong agate from Kunming, China[C]//National Gems & Jewelry Testing Co. Ltd., Gems & Jewelry Trade Association of China. Proceedings of the 2023 International Gems & Jewelry Academic Conference. Beijing: Geological Publishing House, 2023. (in Chinese)
|
| [6] |
周丹怡, 陈华, 陆太进, 等. 基于拉曼光谱-红外光谱-X射线衍射技术研究斜硅石的相对含量与石英质玉石结晶度的关系[J]. 岩矿测试, 2015, 34(6): 652-658.
Zhou D Y, Chen H, Lu T J, et al. Study on the relationship between the relative content of moganite and the crystallinity of quartzite jade by Raman scattering spectroscopy, infrared absorption spectroscopy and X-ray diffraction techniques [J]. Rock and Mineral Analysis, 2015, 34(6): 652-658. (in Chinese)
|
| [7] |
曹淑慧, 张立飞, 孙樯, 等. 高压下多硅白云母的拉曼光谱学研究[J]. 岩石矿物学杂志, 2006, 25(1): 71-76.
Cao S H, Zhang L F, Sun Q, et al. A Raman spectroscopic study of phengite under high pressure [J]. Acta Petrologica et Mineralogica, 2006, 25(1): 71-76. (in Chinese)
|
| [8] |
贾建业, 朱自尊, 潘兆橹, 等. 含金黄铁矿的拉曼光谱特征及其找矿意义初探[J]. 地球科学, 1997, 22(6): 575-578.
Jia J Y, Zhu Z Z, Pan Z L, et al. Raman spectral characteristics of gold-bearing pyrite and discussion about their prospecting significance [J]. Earth Science, 1997, 22(6): 575-578. (in Chinese)
|
| [9] |
杨池玉, 汤维茜, 张维肖, 等. 重晶石、三水铝石及方解石混合物仿绿松石与天然绿松石的光谱特征及化学成分对比[J]. 宝石和宝石学杂志(中英文), 2024, 26(1): 57-63.
Yang C Y, Tang W Q, Zhang W X, et al. Comparison of spectral characteristic and chemical composition of barite, diaspore and calcite mixture imitated turquoise and natural turquoise [J]. Journal of Gems & Gemmology, 2024, 26(1): 57-63. (in Chinese)
|
| [10] |
王小莉, 郭俊刚, 马驰, 等. 一种伊利石仿独山玉的宝石学研究[J]. 矿产保护与利用, 2018, 38(6): 70-72, 76.
Wang X L, Guo J G, Ma C, et al. Study on the gemological characteristics of an illite-imitated Dushan jade [J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2018, 38(6): 70-72, 76. (in Chinese)
|
Figures(10) / Tables(2)
Supported by Beijing Renhe Information Technology Co., Ltd. 
| 样品编号(测试部位) | BaO | SrO | SO3 | CaO | CuO | FeOT |
| BS-1(粉红色略偏黄色部位) | 65.294 | 0.588 | 26.983 | 0.220 | 0.049 | 0.052 |
| BS-1(黄绿色略偏黄色部位) | 68.591 | 0.738 | 21.487 | 0.122 | 0.111 | 0.068 |
| BS-2(粉红色略偏黄色部位) | 60.848 | 0.400 | 25.985 | 5.870 | 0.040 | 0.059 |
| BS-2(黄绿色略偏黄色部位) | 59.587 | 0.384 | 26.844 | 6.036 | 0.092 | 0.076 |
DownLoad:
CSV
