綠松石與處理品的鑒別研究

譚華麗，盛志遠

（湖南省地質測試研究院，湖南 長沙 410007）

綠松石，又稱“松石”，是倍受消費者喜歡的傳統玉石，現今隨著市場的發展，市場上出現各種“綠松石”真假難分。綠松石及其處理品的正確鑒別成了專家學者和消費者關心的問題。本文通過常規儀器和紅外吸收光譜儀、紫外光纖光譜儀對所獲得的樣品進行了測試，對樣品的特征進行了分析和研究。

1 綠松石的基本性質

綠松石是一種含水的銅鋁磷酸鹽礦物，它的化學式是 CuAl6（PO4）4（OH）8·5H2O，其晶體性質屬三斜晶系。綠松石的顏色主要以藍色和綠色為基底，常見的有天藍色、藍綠色、綠色等，在外觀上經常會有被稱之為“鐵線”的褐黑色細脈，有時還會有白色的斑點及細紋、暗色的礦物雜質等［1］。

綠松石光澤主要為蠟狀光澤至玻璃光澤，其密度為2.76（＋0.14，-0.36）g/cm3，折射率為 1.610～1.650，點測法常為1.61，集合體雙折射率不可測，集合體多色性不可測，摩氏硬度3～6，無解理。絕大多數為隱晶質集合體，常呈塊狀、板狀、結核狀或皮殼狀集合體［2］。

2 試驗儀器與測試條件

2.1 寶石折射儀

所采用的寶石折射儀是中國地質大學出產的，型號為JD-2。采用CZ晶體作為棱鏡材料，光源采用了589.5 nm的鈉光燈，折射油的折射率值為1.78。折射儀是利用寶石對光的反射率原理，通過儀器內部的棱鏡產生折射，最終投影在刻度表讀取數值。

2.2 寶石顯微鏡

試驗放大觀察用寶石顯微鏡采用的是南京寶光儀器有限公司生產，型號為GI-M2S6E，它的倍率為6.50～90X連續可變，最大可放大至180倍，目距調節范圍為55～75 mm，變倍比是1∶7，工作距離為103 mm，調焦范圍135 mm。

2.3 紫外熒光燈

試驗采用由中國地質大學（武漢）珠寶學院儀器部生產的紫外熒光燈，其型號為 VP-2，雙波長（LW ＝365 nm SW ＝253.7 nm），長短波雙固態繼電器切換，光源盒與樣品觀察室分開，方便觀察大體積樣品，有防護玻璃保護。

2.4 紅外吸收光譜儀

試驗采用型號為TENSOR27的紅外吸收光譜儀，品牌為德國的Bruker。該紅外吸收光譜儀的電源為220 V，電壓為50 Hz，試驗時實測溫度和濕度分別為為21℃、60%，掃描時間為60 s，分辨率16 cm-1，范圍4 000～400 cm-1，光譜設置 6 mm，掃描速度10 kHz。

2.5 紫外-可見光吸收光譜儀

試驗采用廣州標旗品牌型號為GEM3000的紫外光譜儀，測試實測室溫21℃，設備采樣間隔0.5 s，積分時間0.1 s，波長范圍為300～1 000 nm。

3 樣品測試

本試驗利用無損檢測方法進行測試，在湖南省地質測試研究院完成。首先通過寶石折射儀和紫外熒光燈對樣品的折射率與熒光反應進行測試比對，然后通過寶石顯微鏡放大觀察樣品內、外部特征，再利用紅外吸收光譜儀等大型儀器進一步深入地研究，最后對數據和現象進行對比得出結論。

3.1 樣品情況

采集到的2件樣品為已知樣品，均來自湖北十堰，如圖1所示，其中樣品a為天然綠松石，其切割后的形狀為扁平長方體，藍綠色，蠟狀光澤，不透明，質量為2.475 g；樣品b為充填處理綠松石，其外形為梯形圓桶狀，其顏色是天藍色，玻璃光澤，不透明，質量為7.882 g。

3.2 折射率測定

圖1 試驗樣品圖

為方便測試，樣品進行了局部拋光處理。經過測試發現2件樣品的折射率值近似，讀值均為1.61（點測法）左右，集合體玉石無法測定軸性、光性及雙折射率值。因此，通過折射儀利用光性特征的測試難以區分綠松石及其處理品。

3.3 顯微放大觀察

寶石顯微鏡是珠寶玉石鑒定工作中非常重要的儀器設備，對內外部進行放大觀察往往能得到豐富的信息。如觀察綠松石的結構和鐵線及顏色現象，試驗使用寶石顯微鏡對三件樣品放大40倍進行觀察，如圖2所示。

圖2 樣品顯微放大觀察圖（40×）

在圖2中，樣品a為天然綠松石，通過觀察發現樣品結構比較致密，隱晶質結構，顏色非常均勻。其中不規則黑色網脈狀是由鐵質、碳質礦物與綠松石共生形成的，這些鐵黑色花線，被稱為“鐵線”［1］。另外還有白色礦物形成的細紋。

樣品b是充填處理綠松石，觀察發現光澤明顯比a強一些，其表面“鐵線”也十分明顯，部分絲狀深藍色格外濃艷且富集呈現異樣，有可能經過了染色處理，或充填了有色有機物，有待進一步測試。

通過放大檢查的結果可以看出，綠松石及其處理品的光澤、顏色、結構是有一定差別的，顯微放大觀察能給鑒別提供很大客觀依據。

3.4 紫外熒光測試

使用紫外熒光燈對2塊樣品進行熒光反應測試，觀察其熒光反應的區別，測試結果如圖3所示。結果顯示樣品a沒有明顯熒光反應，基本呈惰性。而樣品b則呈現藍白色的中等熒光反應，說明其含有一定的有機成分。

3.5 紅外吸收光譜測試

紅外吸收光譜技術在珠寶玉石鑒定領域已經有了多年的應用，它利用了物質對紅外光譜的選擇性吸收的原理，可以對樣品寶石的組成或結構進行定性和（或）定量的分析［3］。依據紅外吸收的數據可以確定測試珠寶玉石樣品的品種，可以幫助判斷天然與人工合成，甚至還能判斷是否經過人工優化處理等，紅外吸收光譜檢測手段對日常簡單的檢測方法具有相當大的補充和完善。

圖3 樣品紫外熒光燈觀察圖

綠松石晶格中的水主要為H2O分子水和羥基OH，它們在紅外吸收光譜中分別具有各自特定的位置。本次試驗利用紅外吸收光譜儀對2件樣品測試后再進行比對研究，并尋求樣品之間存在的數據差異。

試驗根據2件樣品都不透明無法有效穿透的特點，采用了反射的方法來進行測試。在做完背景后直接將小的拋光面置于反射裝置測試口來進行測試，最后進行了K-K轉換。測試結果如圖4、圖5所示。

圖4 樣品a的紅外光譜圖

圖5 樣品b的紅外光譜圖

樣品a的紅外吸收譜在基團頻率區由ν（OH）伸縮振動所致在3 507 cm-1，3 465 cm-1的紅外吸收譜帶，分別是 Cu2＋離子和 Al3＋相連結的羥基所致［4］。在3 286 cm-1，3 074cm-1處的紅外吸收譜帶是ν（MFe，Cu-H2O）的伸縮振動表現，但常被吸附水ν（H2O）伸縮振動所形成的寬帶所覆蓋，位于1 634 cm-1處還有比較弱的吸收帶，則由δ（H2O）彎曲振動所致。還有在 1 116 cm-1，1 063 cm-1，1 015 cm-1處的吸收譜帶是磷酸根基團的伸縮振動，δ（OH）的彎曲振動則是在出現839 cm-1處，649 cm-1，574 cm-1，550 cm-1，488 cm-1處是由磷酸根基團 ν4（PO4）彎曲振動致紅外吸收譜帶［5］。

在圖5充填處理綠松石的紅外吸收光譜中可以看出，在基頻區和指紋區由羥基和分子水及磷酸根基團所表現出的吸收基本與天然綠松石一致。但在2 926 cm-1，2 855 cm-1出現的這一組紅外吸收譜帶指示的是充填物中 νas（CH2）反對稱伸縮振動和νs（CH2）對稱伸縮振動，樣品在 1 718 cm-1處的吸收譜帶是ν（CO）伸縮振動形成，表明綠松石中人造樹脂類存在的證據，具有判別意義［6］。

測試數據表明與前人研究文獻的特征相吻合。鑒于這種測試結果，能夠充分證明紅外吸收光譜測試可以有效地鑒別天然綠松石和處理品。

3.6 紫外-可見光光譜測試

紫外-可見光光譜儀可以發射一定波長的紫外光源，當這種光源透射到寶石表面，利用不同分子對紫外光的不同吸收原理，通過數字化轉換形成紫外吸收光譜圖，為鑒定工作提供了極大便利。近幾年，紫外光譜技術在珠寶玉石鑒定的領域已經得到了廣泛應用，具體的測試方法主要包括種方式，即直接透射法和反射法［7］。

在本試驗前面對樣品b進行纖維放大時發現表面有絲狀深藍色富集現象，懷疑樣品是否經過了染色處理，故利用紫外-可見光光譜儀進一步驗證。紫外-可見光光譜儀的操作十分簡便，在做完背景后直接將樣品置于檢測口即可，測試結果如圖6所示。

從圖6樣品b的紫外-可見吸收光譜圖可以得出，該樣品具有綠松石的Fe3＋的電子躍遷所致的429 nm特征吸收峰和由H2O所致的955 nm處吸收峰，但是在677 nm處有明顯的吸收帶，由此可以判斷經過了染色處理［8］，該樣品應為充填染色處理綠松石。

圖6 樣品b紫外光譜圖

4 結 論

總結前人的研究，對天然綠松石及其處理品的樣品進行測試對比，表明了很多具鑒定意義的依據，具體歸納如下：

1.天然綠松石及其處理品的折射率幾乎相同，無法進行有效的鑒別。

2.對樣品的內、外部進行顯微放大觀察，通過客觀的表面異常現象能給鑒別工作做出明確的指示意義，并可以作為判別的重要參考依據。

3.樣品在紫外熒光下的不同反應和有機物有關聯，結合其它手段可以得到證實。

4.試驗很好地利用了紅外吸收光譜儀和紫外-可見光光譜儀對樣品進行測試，找出了兩者之間存在的差異，證明了這兩種測試手段的結果可以有效地對天然綠松石和處理品做出鑒別，并且在某些方面還能互相驗證與支持，是目前珠寶玉石鑒別工作中準確、高效的測試手段，符合珠寶玉石飾品無損檢測的要求。