角質型珊瑚的鑒定特征研究

溫詩娜，劉喜鋒，劉嘉鈞

(華南理工大學廣州學院， 廣東 廣州 510800)

引 言

角質型珊瑚主要成分為有機質，很少或不含碳酸鈣，其他成分還有H、I、S、Br、和Fe等[1]。在生物學上，內角質型珊瑚屬于六放珊瑚亞綱角珊瑚目角珊瑚科，包括黑珊瑚和金珊瑚兩個品種，他們通常為群體生長，具有細長的分枝[2]。黑珊瑚和金珊瑚主要產于夏威夷和澳大利亞。現有資料顯示，黑珊瑚與金珊瑚都具有同心層結構，橫截面呈致密的層狀結構，這種結構與珊瑚蟲的周期性生長有關，金珊瑚表面具有獨特的丘疹狀外觀，有的表面光滑，在強的斜照光下可顯示暈彩。金珊瑚的含Ba量約為4.80 %，而黑珊瑚含Ba極少, 但其S、Cl、Br的質量分數是金珊瑚的2～3倍[3-4]。

由于黑珊瑚與金珊瑚產量稀少并且珍貴,相關的寶石學資料記載得也比較少。筆者通過常規寶石學、紅外光譜、掃描電鏡等實驗測試分析，總結了角質型珊瑚的主要鑒別特征。

1 角質型珊瑚的樣品與測試方法

本次實驗的黑珊瑚和金珊瑚由角質型珊瑚收藏愛好者提供，如圖1(a黑珊瑚；b黑珊瑚； c金珊瑚)

本次實驗的測試方法以常規測試為主，以大型儀器檢測為輔。采用折射儀、紫外熒光燈、寶石顯微鏡進行測試與觀察，樣品的比重采用靜水稱重法；紅外光譜測試采用德國布魯克BRUKER TENSOR 27傅里葉紅外光譜儀對部分樣品進行透射法和反射法的測試，實驗條件為光闌6mm，掃描頻率10kHz，分辨率8cm-1，樣品掃描時間為8s ，測試范圍400～4000cm-1，實驗地點在華南理工大學廣州學院；掃描電鏡測試采用FEI公司QUANTA 400F掃描電子顯微鏡，并采集了SE和BSE兩種圖片模式，實驗地點是中山大學分析測試中心。

圖1 角質型珊瑚測試樣品Fig.1 Horny coral samples

2 角質型珊瑚的寶石學基本特征

2.1 角質型珊瑚的常規測試

選取部分樣品進行常規測試，數據記錄如表1：

黑珊瑚的折射率中等、比重偏小、硬度低，在紫外熒光燈下呈暗黃綠色。金珊瑚與黑珊瑚的折射率相近，比重略大于黑珊瑚，在紫外熒光下呈灰白色。

2.2 角質型珊瑚的外觀觀察

選取部分樣品進行肉眼及放大觀察，觀察結果如表2：

表1 角質型珊瑚的寶石學特征

表2 角質型珊瑚的外觀特征

圖2 黑珊瑚的外觀特征Fig.2 The appearance of Black Coral

圖3 金珊瑚的外觀特征Fig.3 The appearance of Golden Coral

黑珊瑚(圖2)呈灰黑至黑色，表面可見明顯同心圓狀的年輪紋路，肉眼不可見層狀結構，質感細密，光澤強。在大生長層的裂隙中有小刺突出，單個排列沿著層間裂隙出現，沒有重疊現象。

金珊瑚(圖3)呈黃褐色至金黃色，外表有清晰的斑點，主要成分為有機質。它無小刺特征，表面為下凹的縱紋，縱紋之間均是不規則的下凹圓點，斷面處可見層狀結構，橫截面拋光后可見明顯的同心圓狀的“年輪紋路”，但無放射狀紋路，中心為牙白色的“軸心”。反射光下可見金珊瑚表面有藍綠色和金黃色的金屬反光，局部可見絲絹光澤，斷面未拋光處也可見弱金屬光澤，在牙白色的軸心也可見弱金屬光澤和層狀結構。

3 角質型珊瑚的紅外光譜特征

3.1 黑珊瑚的紅外光譜特征

對標本B-1(黑珊瑚)、B-2(黑珊瑚)進行反射法測試，數據如圖4：

3266～3126cm-1處為寬反射峰，為羥基-OH的振動類型，可歸屬為吸附水；2391cm-1～2289 cm-1之間有一個主要反射峰為2350 cm-1，分析是含磷的化合物[3]，黑珊瑚標本測出很少或弱反射峰；圖譜中明顯出現1636 cm-1和1513 cm-1兩個明顯反射峰，說明黑珊瑚的成分主要是有機質。

圖4 黑珊瑚的紅外光譜圖Fig.4 IR spectra of Black Coral

3.2 金珊瑚的紅外光譜分析

對標本進行反射法測試，數據如圖5：

金珊瑚G-1如圖5，3887cm-1～3823 cm-1之間有幾個小峰，是金珊瑚中水分的反映。在2918cm-1和2846cm-1有弱反射峰，在2347 cm-1～2232cm-1范圍內以2286cm-1為中心的反射峰為有機物官能團里多種化合鍵振動的重疊，說明金珊瑚中含有大部分的有機質成分。圖譜中1413 cm-1是最明顯的反射峰，為方解石礦物的特征光譜；875 cm-1的強反射峰為文石族礦物的光譜，701cm-1、432cm-1、419cm-1分別為說明金珊瑚中含有碳酸鹽、砷酸鹽等礦物成分。1228cm-1、1121cm-1、1074cm-1、601cm-1～551cm-1的弱反射峰也反映出金珊瑚中有機物的存在。綜上可見，金珊瑚中不僅僅含有角質型蛋白等有機質成分，同時還存在著部分的方解石和文石等碳酸鹽礦物成分，與黑珊瑚的成分形成鮮明對比，但其中具體含量的多少和所占的百分比例仍需要進一步的深入研究。

4 角質型珊瑚的掃描電鏡分析

黑珊瑚B-1(圖6)，圓心為小孔，同心圓結構特征不明顯；250倍的情況下可見大生長層間隙中出現幾處小刺，由圓心向外生長；500倍下可見小生長層緊密結合，部分間隙呈現錯位斷裂的現象；放大至4000倍可見連續的明暗相間的生長條帶，斷裂的間隙處隱約可見殘留有連接的絲狀質，說明黑珊瑚的生長結構很細密，每層細微的生長層都緊密貼近，重疊組成了黑珊瑚細密的整體結構。

金珊瑚G-1(圖7)，側面放大400倍可見明顯的層狀結構，每大層之間的厚度比較均勻；放大至1500倍可見每條下凹的縱紋中都有不規則的凹坑，凹坑邊緣較平緩，這個現象猜想是金珊瑚表面產生暈彩的因素之一；在凹坑處放大至5000倍時發現小凹坑里面有類似小鱗片狀的特殊結構，猜想是金珊瑚表面深淺不一的金屬光澤或者五顏六色的暈彩效應的形成原因之一[5]；最重要的是金珊瑚無小刺狀突起特征，是金珊瑚在寶石學特征中一大特征點。

圖5 金珊瑚的紅外光譜圖Fig.5 IR spectra of Golden Coral

圖6 樣品B-1的掃描電鏡圖Fig.6 The SEM of sample B-1

圖7 樣品G-1的掃描電鏡圖Fig.7 The SEM of sample G-1

5 結論

本次論文對角質型珊瑚的鑒別特征探討研究，并進行多種多次實驗，歸納總結出以下幾點重要的結論：

(1)黑珊瑚在紫外熒光燈下LW是弱-暗黃綠色，SW是弱-灰綠色。肉眼觀察整體結構細密，質感很好，強光下可見裂隙處是較鮮艷的褐紅色，放大發現只在大間隙中有少量的小刺，無明顯同心圓狀的年輪結構和放射狀紋路。

(2)金珊瑚表面為金屬光澤，整體是金黃色、淺黃色，常伴有黃綠、金、藍、藍綠、紫色等暈彩。金珊瑚無小刺特征，表面為下凹的縱紋，放大可見縱紋中還有下凹的無規律凹坑，凹坑邊緣圓滑。底部可見同心圓的年輪狀結構，中心軸為牙白色，也呈現弱金屬光澤，但無放射狀結構。

(3)紅外光譜儀測試過程中發現，黑珊瑚基本由有機質組成，不含或者幾乎不含碳酸鹽等礦物成分。而金珊瑚不僅僅由有機質成分組成，并且含有碳酸鹽等鈣質類組分，如明顯的峰值1413 cm-1、875 cm-1分別是方解石和文石的特征譜峰。

(4)掃描電子顯微鏡下明顯可見角質型珊瑚的微生長結構，如黑珊瑚的結構很細密，層間無小刺重疊生長特征，而黑珊瑚原枝的表面則有針狀的小刺，但內部層間同樣未見明顯小刺結構。金珊瑚表面的縱紋和下凹小坑放大發現類似鱗片特征，生長大層之間厚度較均勻，無小刺特征。