琥珀及其仿制品的寶石學鑒定特征

● 新疆巖礦珠寶玉石質量監督檢驗站 劉曉亮 陳熙皓

琥珀是中生代白堊紀至新生代第三紀松柏科植物的樹脂經過各種地質作用形成的一種天然化石，同時也是一種稀少的天然有機寶石。琥珀的主要成分為具共軛雙鍵的樹脂酸, 并含少量的琥珀酯醇、琥珀油等, 屬典型的多組分混合且不易分解的有機化合物[2]，主要含有C，H，O，N，S，Si及Na，Fe，Ca，Mg，Al和Co等元素[6]。琥珀仿制品主要分為各種天然樹脂、人造樹脂，其中天然樹脂包括柯巴樹脂(100萬年左右的樹脂化石)和硬化處理過的現代樹脂(如澳大利亞的杉木樹脂)；人造樹脂指經過人工共聚或縮聚反應而生成高分子量的樹脂狀物質（聚甲基丙烯酸甲酯、氨基樹脂、醇酸樹脂和環氧樹脂等）。柯巴樹脂是一種半石化樹脂，是琥珀的前身,一般埋入地下的時間只有幾百萬年。琥珀和柯巴樹脂的基本組成單元為labdanoidditerpene，石化作用的一個最主要過程是聚合作用，聚合作用是將各labdanoidditerpene單元聚合成高分子鏈,這需要單元上的某些不飽和雙鍵C=H發生斷裂轉化為飽和單鍵C-H,從而將各個labdanoidditerpene單元交聯起來形成三維的高分子鏈結構。隨著聚合作用進行柯巴樹的labdanoidditerpene單元不斷進行交聯作用，柯巴樹脂逐漸轉換為琥珀[3]。松香是一種未經地質作用的樹脂，其化學組成主要為樹脂酸、少量脂肪酸、松脂酸等，屬于不飽和脂肪酸，燃燒時有芳香味[5]，松香與琥珀的譜學特征比對研究在國內的相關文獻中尚較少涉及。琥珀的優化處理方法有熱處理、再造、染色和覆膜。亓利劍、饒之帆、王瑛等人均在琥珀仿制品方向紅外光譜、電子順磁共振、核磁共振等幾方面進行了深入探討。筆者在前人研究的基礎上收集了琥珀、柯巴樹脂、人造樹脂、松香、覆膜處理琥珀、壓制琥珀等15件樣品，經過對樣品進行常規寶石學和紅外吸收光譜測試及綜合分析，為鑒別琥珀、琥珀仿制品及優化處理樣品提供一些有效的參考方法。

表1 琥珀及其仿制品樣品常規寶石學特征

圖1 琥珀內部氣泡

圖2 琥珀內部流動構造

圖3 緬甸琥珀內部深褐色呈點狀富集

圖4 熱處理后“睡蓮葉”狀裂隙

圖5 覆膜處理琥珀

圖6 人造樹脂攪動紋構造

圖7 壓制琥珀偏光鏡下彩色斑條狀異常消光

圖8 壓制琥珀表面橘皮效應

常規寶石學特征

通過對樣品進行外觀描述、折射率、相對密度、發光性、偏光檢查、放大檢查等常規寶石學檢測，結果見表1。圖1~圖8分別在新疆巖礦珠寶玉石監督檢驗站使用萊卡Z15實體顯微鏡和佳能寶石顯微鏡拍攝。

通過表1及圖1~圖8可見，人造樹脂折射率、相對密度、攪動紋構造都與琥珀有明顯不同。壓制琥珀的折射率、相對密度與琥珀的一致，但放大檢查中褐色絲狀包體、表面呈凹凸不平“橘皮效應”及偏光下有彩色斑條狀異常消光是其主要的鑒定特征。覆膜琥珀表面薄膜與內部折射率不一，放大可見清晰無色薄層狀膜，薄膜與琥珀無過渡、部分已脫落。柯巴樹脂表面沾酒精有發粘感，可溶性測試實驗中，在柯巴樹脂滴上一滴酒精后表面發粘，而天然琥珀對酒精則幾乎沒有反應，這是因為柯巴樹脂中含有大量的菇烯類揮發性組分，該組分易溶于酒精。天然琥珀的主要化學成分琥珀酸、琥珀酯醇、琥珀油等僅部分微溶于酒精。松香是未經過地質作用的樹脂，用手搓明顯發粘。

紅外吸收光譜分析

在新疆巖礦珠寶玉石質量監督檢測站，使用日本島津傅里葉紅外光譜儀對樣品進行測試，測試條件:反射法，掃描次數∶16，分辨率∶4cm-1，測試波數范圍400~3 750cm-1，經自帶軟件將所有紅外光譜K-K轉換為吸收光譜。從測試結果圖9來看，琥珀中由C- H飽和鍵伸縮振動使紅外吸收強譜帶出現在2 931 cm-1和2 840 cm-1處,與之對應的(CH2-CH3)彎曲振動導致紅外吸收譜帶出現在1 458 cm-1和1 379 cm-1處,表明天然琥珀的基本骨架為脂肪族(脂-CH)結構[2]。由(C=O)伸縮振動而引起強紅外吸收峰出現在1 714 cm-1處，1 138 cm-1紅外吸收譜帶歸屬(C-O)伸縮振動所致，與之對應的(C-O)彎曲振動致紅外吸收弱峰出現在1 037 cm-1處。

人造樹脂在紅外吸收光譜圖中2 933 cm-1處出現弱吸收峰，1 732、1 284、1 130、1 072 cm-1處出現強吸收峰。在746、702 cm-1處出現特征吸收峰，并缺乏天然琥珀，指紋吸收譜帶可作為兩者的判定依據。

柯巴樹脂表現出的紅外吸收光譜與天然琥珀的最大差別在于:前者存在由C=CH3雙鍵反對稱伸縮振動而引起3 074 cm-1處紅外吸收弱峰(類似苯環的伸縮振動)和[CH(CH3)2]引起的骨架振動以及889cm-1處特征吸收峰。

松香在2 927、1 697、1 460、1 382、1 271、1 151 cm-1波數處有明顯振動吸收, 其中3 750~1 380 cm-1區間內與天然琥珀吸收峰差異不大, 但在1 271、1 151、881cm-1處與天然琥珀有較明顯差異。

針對覆膜琥珀外部膜和內部分別進行紅外光譜測試差異。經分析,前者在2 930cm-1處呈現異常弱吸收，在750cm-1處呈現吸收峰。而琥珀內部則在624cm-1處呈較強吸收峰，其余吸收峰位和透過率兩者都與天然琥珀基本一致。

結論

（1）在對琥珀和其仿制品的檢測過程中，必須將常規寶石學特征和紅外光譜檢測結論相結合，綜合分析，才能為準確鑒定提供可靠數據。

（2）紅外光譜檢測手段對鑒定天然琥珀、人造樹脂、柯巴樹脂具有判定指導作用。壓制琥珀與天然琥珀紅外光譜相同，可通過放大檢查、紫外熒光、偏光檢測來區分。

（3）覆膜琥珀單靠紅外光譜還無法準確判定，需要做剝離外部膜等有損測試，這類樣品近期內在市場中大量出現，還需做更深一步的研究工作。

圖9 琥珀、壓制琥珀及仿制品紅外對比圖

1.張蓓麗，王曼君.系統寶石學[M].（第2版）.北京：地質出版社，2006:542-548.

2.亓利劍,袁心強.處理琥珀和樹脂的ESR行為及13CNMR表征[J].寶石和寶石學雜志，2003，5(2):1-6.

3.王瑛,蔣偉忠.琥珀及其仿制品的寶石學和紅外光譜特征[J].上海地質，2010 (2):58-62.

4.朱莉,王旭光.再造琥珀的寶石學鑒定特征[J].超硬材料工程，2009，21(6):48-53.

5.饒之帆,謝劫.琥珀、柯巴樹脂、松香的光譜學特征[J].光譜實驗室，2013,30(2):720-724.

6.楊一萍.琥珀與柯巴樹脂的有機成分及其譜學特征綜述[J].寶石和寶石學雜志，2010,12(1):16-22.

7.王雅梅,楊明星.壓制琥珀的新認識[J].寶石和寶石學雜志，2012，14(1):38-45.