緬甸血珀的氧含量及顏色變化特征

董琳玲

(滇西應(yīng)用技術(shù)大學(xué)珠寶學(xué)院，云南 騰沖 679100)

琥珀是經(jīng)漫長地質(zhì)作用石化而成的樹脂化石。緬甸琥珀是地質(zhì)年代最為久遠(yuǎn)的琥珀之一，其主要產(chǎn)地位于緬甸克欽邦密支那到得乃一帶的胡康河谷等地[1]，緬甸琥珀性質(zhì)獨(dú)特、品種豐富，硬度是世界上琥珀中硬度最高的，多為褐紅色和暗桔色，其中血珀、蟲珀是緬甸琥珀中最著名的品種[2]。前人對琥珀的研究主要集中在琥珀的化學(xué)成分與譜學(xué)特征[3,4]、優(yōu)化處理[5,6]、與仿制品的鑒別[7]、與其他產(chǎn)地琥珀差異性的研究[8]等方面。

圖1 緬甸血珀樣品
Fig.1 Blood amber samples from Myanmar

1 樣品及測試方法

1.1 樣品特征

緬甸血珀樣品均購買于云南騰沖琥珀銷售市場緬甸商人手中，我國市場上的緬甸琥珀絕大部分都從騰沖珠寶市場進(jìn)入，產(chǎn)地來源可靠。筆者選取了其中10件血珀樣品(M1—M10)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測試和分析，肉眼觀察樣品色調(diào)為橙紅色至褐紅色，隨著樣品號(hào)的增加，樣品顏色逐漸變紅變深，如圖1。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

采用Bruker Vertex 80傅里葉變換紅外光譜儀及反射附件對血珀樣品進(jìn)行無損測試，測試條件：鏡面反射法，圖譜經(jīng)K—K轉(zhuǎn)換為紅外吸收光譜，分辨率4 cm-1，背景掃描時(shí)間和樣品掃描時(shí)間均為64 s，光柵8 mm，測試范圍400～4 000 cm-1，掃描次數(shù)32次，掃描速度10 kHz。

采用Perkin-Elmer Lambda 650紫外-可見分光光度計(jì)對血珀樣品進(jìn)行測試，測試條件：測試范圍380～780 nm，掃描速度267 nm/min，光譜分辨率1 nm；對血珀樣品進(jìn)行顏色測量，選取血珀樣品的顏色參數(shù)，基于CIE 1976 L*a*b，均勻色空間，采用積分球收集血珀樣品表面的反射信號(hào)，再將反射信號(hào)轉(zhuǎn)化為顏色參數(shù)，照明條件:D65標(biāo)準(zhǔn)光源，采用 10°觀察者視場。

2 結(jié)果與討論

2.1 紅外光譜分析

紅外光譜測試結(jié)果(圖2)顯示，不同顏色的緬甸血珀樣品的紅外吸收譜峰表現(xiàn)出較好的統(tǒng)一性。查閱相關(guān)文獻(xiàn)可知，由C-H不對稱伸縮振動(dòng)引起的吸收峰在2 929 cm-1附近，C-H對稱伸縮振動(dòng)引起的吸收峰位于2 860 cm-1附近[9]；羰基C=O伸縮振動(dòng)引起的吸收峰在1 720 cm-1附近[10]；非共軛C=C伸縮振動(dòng)引起的吸收峰在1 645cm-1附近[11]；1 461，1 378 cm-1附近分別為(CH2-CH3)的彎曲振動(dòng)和不對稱彎曲振動(dòng)吸收峰所致；1 227、1 153、1 035 cm-1附近為C—O伸縮振動(dòng)吸收峰所致[10]。紅外光譜數(shù)據(jù)的峰值指派如表1。

表1 緬甸血珀樣品的紅外光譜吸收峰峰位的指派

圖2 緬甸血珀樣品的紅外吸收光譜Fig.2 Infrared spectra of blood amber samples from Myanmar

分析發(fā)現(xiàn)，1 720、1 227、1 153、1 035 cm-1附近的振動(dòng)峰均與含氧基團(tuán)的振動(dòng)有關(guān)。筆者通過分析這4個(gè)吸收峰的相對強(qiáng)度來探究不同顏色樣品的氧含量變化特征。為減少樣品本身?xiàng)l件和測試條件等因素的影響，采取峰高比值法，從而半定量分析氧含量變化[12]。將1 720、1 227、1 153、1 035 cm-1附近的4個(gè)吸收峰均對2 929 cm-1附近的主峰進(jìn)行歸一化處理，得到4個(gè)吸收峰的相對強(qiáng)度，結(jié)果(表2)顯示，所有樣品的I1 720/I2 929<1，表明該批樣品并未經(jīng)過人工熱處理[4]；1 720、1 227、1 153、1 035 cm-1附近4個(gè)含氧基團(tuán)吸收峰的相對強(qiáng)度值呈不均勻增加趨勢，即氧相對含量呈不均勻增加趨勢，與肉眼所觀察到的顏色對比發(fā)現(xiàn),緬甸血珀的顏色深淺和氧含量基本呈正相關(guān)，氧化程度越高，顏色越深。

表2 含氧基團(tuán)振動(dòng)峰(1 720、1 227、1 153、1 035 cm-1附近)與主峰(2 929 cm-1附近)強(qiáng)度比值

2.2 紫外-可見光譜分析

因緬甸血珀透明度較差，實(shí)驗(yàn)過程中采用反射法。紫外-可見光譜測試結(jié)果(圖3)顯示，10個(gè)緬甸血珀樣品在紫外區(qū)的吸收有相似之處，反射曲線在480～600 nm之間出現(xiàn)拐點(diǎn)，基本表現(xiàn)為緬甸血珀樣品的顏色越深，其反射曲線拐點(diǎn)越靠近紅端，即反射曲線拐點(diǎn)所對應(yīng)的波長出現(xiàn)了“紅移”現(xiàn)象；緬甸血珀樣品在400～600 nm范圍內(nèi)均存在吸收，故所測樣品呈現(xiàn)吸收光補(bǔ)色褐紅色調(diào)。

圖3 緬甸血珀樣品的反射光譜Fig.3 Reflection spectra of blood amber samples from Myanmar

對10個(gè)緬甸血珀樣品進(jìn)行色度學(xué)分析，結(jié)果(表3)顯示，樣品的主波長主要集中在580～620 nm，反映色調(diào)(橙紅色)與人眼實(shí)際觀察的視覺效果基本一致，隨著主波長值的增加，樣品的紅色調(diào)越濃，即可由主波長值確定緬甸血珀顏色的主色調(diào)。緬甸血珀的明度值L*∈(15.80,64.07)，色度a*∈(32.94,53.06)，色度b*∈(27.96,107.94)，彩度值C*∈(44.55,117.69)，其明度值主要集中于15～35，屬于較低的明亮程度，彩度值主要集中于50～70，屬于中等的彩度，與肉眼觀察基本一致。通過分析發(fā)現(xiàn)，緬甸血珀或多或少帶有一些黃色調(diào)；黃色調(diào)較明顯的樣品具有較高的明度;當(dāng)緬甸血珀顏色從橙紅色向褐紅色過渡時(shí)，其明度值降低，即當(dāng)其成分中氧元素的含量增加時(shí)，其明度值降低。

表3 緬甸血珀樣品的色度參數(shù)

3 結(jié)論

(1)紅外光譜測試發(fā)現(xiàn)，隨著緬甸血珀樣品顏色的加深，含氧基團(tuán)紅外光譜吸收峰相對強(qiáng)度呈現(xiàn)增加趨勢，即相對氧含量呈現(xiàn)增加趨勢。緬甸血珀的顏色深淺和氧含量基本呈正相關(guān)。

(2)紫外-可見光譜測試發(fā)現(xiàn)，緬甸血珀反射曲線在480～600 nm之間出現(xiàn)拐點(diǎn)，基本表現(xiàn)為緬甸血珀顏色越深，反射曲線拐點(diǎn)越靠近紅端，即反射曲線拐點(diǎn)所對應(yīng)的波長出現(xiàn)了“紅移”現(xiàn)象。

(3)紫外-可見分光光度計(jì)測試樣品色度學(xué)參數(shù)顯示，緬甸血珀具有較低的明度值與中等的彩度值，且顏色中帶有或多或少的黃色調(diào)，當(dāng)其顏色中黃色調(diào)加深時(shí)，其明度值升高；樣品的主波長主要集中在580～620 nm，色調(diào)主要為橙紅色，與人眼實(shí)際觀察的視覺效果基本一致，即可由主波長值確定緬甸血珀顏色的主色調(diào)。

(4)結(jié)合顏色參數(shù)與氧元素含量變化可見，緬甸血珀中氧元素含量增加時(shí)，明度值降低，可以推測氧含量的增加是血珀中橙紅色加深轉(zhuǎn)為褐紅色的主要原因。