（上海工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院 上海 201800）

前言

海藍(lán)寶石是一種天藍(lán)色的綠柱石，通常晶體較大，內(nèi)部也比較潔凈。對(duì)于顏色偏黃綠色的綠柱石可以通過(guò)熱處理轉(zhuǎn)變成藍(lán)色[1-2]。對(duì)于內(nèi)部裂隙較多的海藍(lán)寶石，可以通過(guò)充填處理來(lái)改善其凈度。近年來(lái)，由于高品質(zhì)海藍(lán)寶石的價(jià)格居高，備受消費(fèi)者青睞。而許多天然產(chǎn)出的海藍(lán)寶石顏色過(guò)淺，或者裂隙發(fā)育，難以滿(mǎn)足需求。所以市場(chǎng)上出現(xiàn)了越來(lái)越多的充填海藍(lán)寶石，其品質(zhì)參差不齊，價(jià)格相差數(shù)倍，給消費(fèi)者造成了困擾。因此，有效鑒別出天然海藍(lán)寶石和充填處理海藍(lán)寶石具有重要的市場(chǎng)價(jià)值和應(yīng)用意義。

關(guān)于海藍(lán)寶石的研究主要集中在產(chǎn)地研究[3-4]，有學(xué)者[5]對(duì)比研究了四種產(chǎn)地的海藍(lán)寶石，也有學(xué)者[6]研究了新疆阿勒泰地區(qū)的海藍(lán)寶石。充填處理寶石相關(guān)的研究有不少[7-9]，常見(jiàn)寶石的充填材料有無(wú)色油，石蠟，有機(jī)膠和鉛玻璃等，主要檢測(cè)方法為紅外光譜測(cè)試和XRF測(cè)試等，而對(duì)于充填處理的海藍(lán)寶石研究相對(duì)較少。對(duì)于裂隙發(fā)育的海藍(lán)寶石，通?？梢酝ㄟ^(guò)充填有機(jī)膠來(lái)提高其出成率和改善凈度。本文主要從充填處理海藍(lán)寶石的常規(guī)寶石學(xué)特征、紅外光譜和拉曼光譜等方面進(jìn)行研究探討。

1.樣品和測(cè)試方法

(1)樣品

筆者在市場(chǎng)上收集了一些天然海藍(lán)寶石樣品（HL1和HL2）和充填處理的海藍(lán)寶石樣品（THL1，THL2），如圖1所示。天然海藍(lán)寶石顏色均為淺藍(lán)色，半透明至微透明，形狀為隨形。充填處理海藍(lán)寶石顏色為藍(lán)色至淺藍(lán)色，半透明，形狀為橢圓弧面形。四個(gè)樣品內(nèi)部均有大量裂隙，且表面可見(jiàn)開(kāi)放裂隙。

圖1 天然海藍(lán)寶石和充填海藍(lán)寶石樣品圖

(2)測(cè)試方法

使用常規(guī)檢測(cè)儀器對(duì)四個(gè)樣品進(jìn)行了折射率，密度，紫外熒光等寶石學(xué)特征的測(cè)試，使用寶石顯微鏡對(duì)樣品進(jìn)行內(nèi)部和表面的放大觀察。

使用BRUKER TENSOR II紅外光譜儀對(duì)樣品進(jìn)行紅外光譜測(cè)試，采用透射法，掃描次數(shù)為32次，分辨率4cm-1，掃描范圍400-4000cm-1。

對(duì)樣品進(jìn)行拉曼光譜測(cè)試，拉曼光譜儀型號(hào)為：Thermo DXR2xi共聚焦顯微激光拉曼光譜儀，激發(fā)波長(zhǎng)為532nm，分辨率為1cm-1，掃描次數(shù)10次以上，測(cè)試范圍為50-3400cm-1。

2.測(cè)試結(jié)果及分析

(1)常規(guī)儀器測(cè)試

對(duì)比分析天然海藍(lán)寶石和充填海藍(lán)寶石的常規(guī)寶石學(xué)特征，結(jié)論見(jiàn)表1，天然海藍(lán)寶石的顏色會(huì)有不均勻分布現(xiàn)象，而充填處理海藍(lán)寶石整體顏色均勻。天然海藍(lán)寶石和充填海藍(lán)寶石的折射率和相對(duì)密度基本一致，在長(zhǎng)波紫外熒光下，經(jīng)過(guò)充填的海藍(lán)寶石能看到明顯的藍(lán)白色熒光，如圖2所示。

表1 測(cè)試樣品的寶石學(xué)參數(shù)

圖2 充填處理海藍(lán)寶石的長(zhǎng)波紫外熒光圖

(2)放大觀察

用寶石顯微鏡對(duì)樣品進(jìn)行放大觀察，在反射光下，觀察樣品的表面特征?？梢杂^察到天然未充填的海藍(lán)寶石表面的裂隙處光澤和寶石主體光澤一致（圖3-a），為玻璃光澤。而充填處理海藍(lán)寶石表面布滿(mǎn)了開(kāi)放裂隙，裂隙光澤和寶石主體光澤有差異（圖3-b），裂隙處光澤明顯較弱。用透射光觀察，經(jīng)過(guò)充填的海藍(lán)寶石在平行裂隙的方向可以看到藍(lán)色的“閃光效應(yīng)”（圖4），該閃光效應(yīng)是由充填的有機(jī)膠和寶石本身的折射率差異所導(dǎo)致。

圖3 天然海藍(lán)寶石和充填海藍(lán)寶石表面裂隙圖，10×

圖4 充填海藍(lán)寶石的藍(lán)色“閃光效應(yīng)”，15×

(3)紅外光譜測(cè)試

對(duì)樣品進(jìn)行紅外光譜測(cè)試，得到天然海藍(lán)寶石和充填處理海藍(lán)寶石的圖譜如圖5和圖6所示。

圖5 天然海藍(lán)寶石（HL1）的紅外光譜圖

對(duì)天然海藍(lán)寶石HL1的紅外圖譜（圖5）進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，在400-1300cm-1范圍內(nèi)有特征峰。其中1226cm-1，1022cm-1以及986cm-1和Si-O的伸縮振動(dòng)相關(guān)[10]，809cm-1及688cm-1和Be-O的伸縮振動(dòng)相關(guān)，644cm-1和591cm-1為環(huán)狀硅酸鹽的特征峰，符合天然海藍(lán)寶石的紅外譜圖。

對(duì)充填處理海藍(lán)寶石THL1的紅外圖譜（圖6）進(jìn)行分析，可以看到和天然海藍(lán)寶石有較大差異，且和常見(jiàn)有機(jī)膠充填處理寶石的特征譜圖有所不同。常見(jiàn)有機(jī)膠（環(huán)氧樹(shù)脂）充填海藍(lán)寶石會(huì)在3051cm-1、3035cm-1、2962cm-1和2873cm-1處有特征峰，分別歸屬為不飽和碳原子的伸縮振動(dòng)和飽和碳原子的反對(duì)稱(chēng)及對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)。無(wú)色油充填會(huì)在2923cm-1和2858cm-1處有特征峰[11]。本次測(cè)試的樣品在2925cm-1和2854cm-1處有振動(dòng)峰，除此之外，在1740cm-1，1165cm-1等多處有振動(dòng)峰。其中2925cm-1和2854cm-1歸屬為為-CH2-和C-CH3的反對(duì)稱(chēng)和對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)，1740cm-1為酯類(lèi)特征振動(dòng)峰，1454cm-1歸屬為-CH2-和-CH3的振動(dòng)，1165cm-1歸屬于C-O-C的振動(dòng)，907cm-1歸屬于-CH=CH2的特征譜帶。根據(jù)譜圖分析，該充填物可能為乙烯和酯類(lèi)共聚物。

圖6 充填海藍(lán)寶石（THL1）的紅外光譜圖

(4)拉曼光譜測(cè)試

對(duì)樣品進(jìn)行拉曼測(cè)試，得到天然海藍(lán)寶石和充填處理海藍(lán)寶石的譜圖如圖7所示，充填處理的海藍(lán)寶石和天然海藍(lán)寶石的拉曼位移基本一致。

圖7 天然和充填海藍(lán)寶石的拉曼光譜圖

分析樣品的拉曼圖譜（圖7），在200-1500cm-1范圍有以下特征峰：686cm-1和1068cm-1附近強(qiáng)而尖銳的拉曼位移為Si-O-Si的變形振動(dòng)和伸縮振動(dòng)所致[12]。528cm-1和1012cm-1附近拉曼位移為[BeO4]中Be-O的彎曲振動(dòng)和對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)所致。323cm-1和396cm-1附近拉曼位移為Al-O的彎曲振動(dòng)和變形振動(dòng)所致。1236cm-1處拉曼位移指派為結(jié)構(gòu)通道中CO2分子的位移。四個(gè)海藍(lán)寶石樣品的拉曼圖譜均符合天然海藍(lán)寶石的拉曼圖譜。

3.結(jié)論

市場(chǎng)上充填海藍(lán)寶石的現(xiàn)象較為常見(jiàn)，可以通過(guò)紫外熒光，放大觀察和紅外光譜來(lái)準(zhǔn)確鑒別出充填處理的海藍(lán)寶石，結(jié)論如下：

（1）通過(guò)常規(guī)檢查儀器測(cè)試發(fā)現(xiàn)，天然海藍(lán)寶石和充填海藍(lán)寶石的寶石學(xué)特征基本一致，有機(jī)物充填海藍(lán)寶石在紫外熒光下有強(qiáng)藍(lán)白色熒光，可以和天然海藍(lán)寶石區(qū)別。

（2）通過(guò)寶石顯微鏡放大觀察可以看到，充填海藍(lán)寶石表面布滿(mǎn)裂隙，且裂隙光澤較弱。平行于裂隙方向觀察，充填海藍(lán)寶石有明顯的藍(lán)色“閃光效應(yīng)”，可以和天然海藍(lán)寶石區(qū)別。

（3）紅外光譜可以作為充填海藍(lán)寶石的診斷性依據(jù)，2925cm-1和2854cm-1，1454cm-1，1740cm-1，1165cm-1和907cm-1處振動(dòng)峰明顯區(qū)別于天然海藍(lán)寶石，且沒(méi)有在相關(guān)文獻(xiàn)中出現(xiàn)類(lèi)似充填物的報(bào)道。

（4）拉曼光譜顯示，四個(gè)樣品均為海藍(lán)寶石的特征圖譜，拉曼光譜難以將天然海藍(lán)寶石和充填海藍(lán)寶石區(qū)別開(kāi)。