一種“凍地”雞血石相似玉石的寶石學及譜學研究

陳 倩， 陳 濤， 徐 行， 康濱妍， 鄭金宇， 李夢陽

中國地質大學(武漢)珠寶學院， 湖北 武漢 430074

引 言

雞血石是我國名貴圖章石品種之一， 具有深厚的文化底蘊且價值千金。 由于資源匱乏及價格的不斷攀升， 市場中涌現出許多與雞血石外觀相似的中低檔玉石(后文統稱“雞血石相似品種”)， 部分商販常將其作為“雞血石”出售， 這對雞血石市場的正常秩序帶來很大干擾， 也侵犯了消費者合法權益。 王軼[1]等報道過一種雞血石相似品種， 其“血”的礦物組成與雞血石一致， 均為辰砂； 而“地”的主要組成為石英、 方解石、 白云石， 與雞血石明顯不同。

筆者從市場中收集到一種雞血石相似品種， 其“地”透明度較高， 光澤油潤， 與雞血石中品質優良的“凍地”相似程度較高； “血”為橙紅色； 產地不詳。 該種玉石與先前市場中常見的以辰砂、 石英及碳酸鹽礦物為主的雞血石相似品種明顯不同， 且未見文獻報道。 故選取典型樣品， 首先通過XRD測試準確分析其主要礦物組成， 使用掃描電子顯微鏡對其結構特征進行初步觀察， 再對樣品的紅外光譜和拉曼光譜特征進行分析， 旨在系統地研究這種市場中新出現的雞血石相似品種的寶石學及譜學特征， 為其科學命名及其與雞血石的鑒別提供依據。

1 實驗部分

樣品共5塊(圖1)， 全部進行紅外光譜測試及拉曼光譜測試； 樣品X-4進行了具有破壞性的X射線粉晶衍射分析及掃描電鏡觀察。

圖1 樣品外觀特征

紅外光譜測試在中國地質大學(武漢)珠寶學院寶石成分及譜學實驗室完成， 使用德國BRUKER VERTEX80型傅立葉變換紅外光譜儀， 儀器分辨率4 cm-1， 掃描次數32次， 掃描范圍400～4 000 cm-1， 使用溴化鉀壓片法。 拉曼光譜測試使用的是Horiba公司LabRAM HR Evolution型拉曼光譜儀， 激光光源633 nm， 采集時間10 s， 累計次數2次， 光柵600 gr·mm-1； X射線粉末衍射測試使用的是荷蘭X’Pert Pro型X射線粉晶衍射儀， 電壓40 kV， 電流40 mA， Cu靶， 測試范圍3°～65°， 掃描速度0.4°·s-1， 掃描步長0.016 7°·s-1， 樣品粉末約200目； 掃描電鏡使用的是場發射掃描電鏡FEI Quanta 450 FEG， 加速電壓20 kV， 工作距離約10 mm， 取樣品新鮮斷面噴碳后進行觀察； 以上三項測試均在中國地質大學(武漢)地質過程與礦產資源國家重點實驗室完成。

2 礦物組成及結構特征

2.1 寶石學常規測試

樣品的“地”為無色、 白色及淺藍色， 致密塊狀， 半透明-透明， 蠟狀光澤-油脂光澤； “血”為橙紅色， 呈脈狀、 團塊狀分布(圖1)。 所有樣品“地”的硬度均小于3。 通過靜水稱重法測試得到5塊樣品比重平均值為2.65。 顯微放大觀察可見， 樣品中主要存在三種內含物： 金黃色不透明金屬光澤礦物[圖2(a)]， 黑色團塊狀內含物[圖2(b)]以及淡藍色透明礦物[圖2(c)]。

圖2 樣品中的內含物特征

2.2 X射線衍射分析

高嶺石具有高嶺石(1Tc)、 地開石(2M1)、 珍珠陶石(2M2)等多型， 其多型礦物的區別主要依據2θ=19°～24°以及34.5°～40°之間峰形和峰強的變化[2]。 樣品X-4測試結果中除了7.16和3.58 ?的高嶺石族礦物(001)面網的特征衍射峰外， 還出現3.95和3.79 ?處的地開石特征衍射峰， 且在2θ=19°～24°間衍射峰的分裂程度較高， 指示地開石有序度較高[3]； 同時具有5.40， 3.17和2.72 ?等雄黃的特征衍射峰。 XRD測試結果表明樣品的主要組成礦物為地開石及雄黃(物相分析參考任磊夫[2]及PDF卡片02-0104， 24-0077， 24-0145)。

圖3 代表性樣品的XRD衍射圖

2.3 掃描電子顯微鏡觀察

由掃描電子顯微鏡獲得的二次電子圖像(圖4)可知， 樣品中的地開石全部為自形假六方片狀晶體， 粒徑約15～20 μm， 厚約2～4 μm。 地開石晶體形態一致、 粒徑均一， 多以書本狀集合體出現， 地開石集合體在三維空間的排布未見明顯定向性， 可能是樣品呈現出較高透明度的緣故[4]。

圖4 樣品的掃描電鏡圖像

由于不同礦物的化學成分差異， 在背散射電子襯度圖下會表現出不同的襯度。 結合EDS半定量元素分析認為， 按照襯度從暗到明， 圖5(a)中的礦物依次為螢石[圖5(b)， 主量元素為Ca、 F等]、 地開石[圖5(c)， 主量元素為Al， Si， O等]及雄黃[圖5(d)， 主量元素為As、 S等]。

圖5 樣品的背散射電子襯度圖(a)及能譜圖(b—d)

3 譜學特征

3.1 紅外光譜分析

所有樣品“地”的紅外光譜均顯示為有序地開石的吸收特點(圖6)， 指紋區特征峰位于430， 470， 540， 698， 755， 795， 913， 937， 1 002， 1 034和1 118 cm-1， 官能團區以3 622， 3 653和3 706 cm-1處的吸收峰為特征[5-6]。

圖6 樣品的紅外光譜圖

3.2 拉曼光譜分析

對樣品中的“血”及其他內含物進行拉曼光譜測試。 結果表明， “血”具有186， 222， 235， 273， 346和355 cm-1的雄黃的特征拉曼位移[7][圖7(a)]； 金黃色、 金屬光澤礦物具有348和381 cm-1的黃鐵礦的特征拉曼位移[8][圖7(b)]； 黑色內含物的拉曼光譜中同時出現歸屬于石英及方解石的拉曼位移， 其中128， 208， 355和465 cm-1為石英的特征拉曼峰[圖7(c)]； 155， 283， 713和1 087 cm-1為方解石的特征拉曼位移[9]， 石英及方解石均為淺色礦物， 該處雜質呈現黑色的原因仍待深入研究。 分布于白色“地”中的淺藍色透明晶體內含物[圖2(c)]具有322 cm-1的螢石特征拉曼位移[圖7(d)][10]。

圖7 樣品的拉曼光譜

此外， 拉曼光譜同樣可用于“地”的礦物組成研究。 在低頻區具有133， 241， 266， 336， 436， 463， 747， 792和914 cm-1的高嶺石族礦物的特征拉曼位移[6]， 與紅外光譜一致， 高嶺石族礦物的不同多型在低頻區的振動特點差異細微， 并不適用于多型區分， 一般通過拉曼光譜高頻區OH振動峰特點進行鑒別。 高頻區具有強度依次降低呈階梯狀的3 624， 3 646和3 706 cm-1等三個拉曼峰， 指示為有序地開石[6]。

雄黃為低溫熱液礦床標型礦物， 地開石亦多產自低溫熱液礦床， 螢石主要產于熱液礦床， 根據礦物組合特征， 推測該玉石品種可能形成于低溫熱液礦床[11]。

4 結 論

研究的樣品均為致密塊狀， 半透明-透明， 蠟狀光澤-油脂光澤， 比重2.65。 “地”為無色、 白色及淺藍色， 硬度2～3； “血”為橙紅色。 “地”主要由有序地開石組成， 假六邊形片狀的地開石晶體集合體在三維空間無序排列， 晶體粒徑約15～20 μm， 厚約2～4 μm， 地開石晶體形態一致、 粒徑均一； “血”為雄黃； 此外還可見金黃色的黃鐵礦、 淺藍色螢石等， 黑色團礦狀內含物的主要組成礦物為石英及方解石， 其呈現黑色的原因仍待深入研究。

相比先前市場中常見的由辰砂、 石英及碳酸鹽礦物組成的雞血石相似品種， 該種玉石的“地”與“凍地”雞血石， 不論外觀特點、 寶石學性質還是礦物組成均非常接近， 并具有硬度低、 結構致密、 細膩溫潤等特點， 且目前市場中該類玉石少見， 因而其市場價值高于常見的由石英、 碳酸鹽礦物為主要組成的雞血石相似品種。

中國人自古崇尚玉石， 又鐘愛紅色， 雞血石是我國乃至全世界產出的玉石中少有的紅色品種。 千百年來雞血石之所以能為國人熱愛， 很大程度上得益于鮮活靈動的紅色辰砂； 本研究玉石品種的“血”并非辰砂， 而是橙紅色的雄黃， 因此不應將該種玉石與雞血石混淆， 其正確珠寶玉石名稱應為： 粘土礦物質玉。

致謝： 感謝浙江省杭州市的汪新峰先生提供寶貴樣品！ 感謝劉云貴老師在測試中給予的指導和幫助！