新疆“金絲玉”的寶石學(xué)特征及光譜學(xué)特征分析

剡曉旭，梁嘉敏，崔文恒

(廣州城市理工學(xué)院 珠寶學(xué)院,廣東 廣州 510800)

1 引言

新疆“金絲玉”(下稱“金絲玉”)是一類由隱晶質(zhì)-顯晶質(zhì)石英及少量云母、絹云母、綠泥石、褐鐵礦等礦物組成的多晶集合體玉石，常呈無(wú)色、紅色、黃色、黑色、灰色和紫色等[1]。近年來(lái)，“金絲玉”的銷售市場(chǎng)不斷擴(kuò)大，商業(yè)上的價(jià)格也呈上漲趨勢(shì)，在我國(guó)新疆地區(qū)被人們賦予“南有和田玉，北有金絲玉”的美稱，深受國(guó)內(nèi)外消費(fèi)者青睞[2]。不同“金絲玉”的品種和產(chǎn)地的經(jīng)濟(jì)價(jià)值不同，其相關(guān)產(chǎn)業(yè)興起的時(shí)間也較短，因此前人對(duì)該玉石的寶石礦物學(xué)特征和光譜學(xué)特征的研究缺少參考依據(jù)。為了厘定“金絲玉”的礦物組成和鑒定依據(jù)，本研究選取新疆杜熱地區(qū)“金絲玉”作為樣品，采用X射線熒光光譜(XRF)、紅外光譜(IR)和紫外-可見(jiàn)光光譜(UV-Vis)分析等方法，進(jìn)行系統(tǒng)的寶石學(xué)特征及光譜學(xué)特征分析。

2 樣品與測(cè)試

2.1 測(cè)試方法

選取4塊“金絲玉”雕刻作品和4塊原石(俗稱“籽料”)，編號(hào)依次為Aga-1～ Aga-8。采用布魯克TENSOR-27型傅里葉變換紅外光譜儀對(duì)樣品進(jìn)行中紅外區(qū)(2000～400cm-1)反射法測(cè)試，分辨率：4cm-1，掃描次數(shù)：32次/秒。采用廣州標(biāo)旗GEM-3000型紫外-可見(jiàn)光分光光度計(jì)對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)試，檢測(cè)范圍：200～1100 nm，平滑寬度3，電壓220 V，功率250 W。紅外光譜和紫外光譜測(cè)試均在廣州城市理工學(xué)院珠寶學(xué)院實(shí)驗(yàn)室完成。采用荷蘭帕納科公司的型號(hào)為Axios Pw4400的波長(zhǎng)色散X射線熒光光譜儀進(jìn)行樣品化學(xué)成分的半定量測(cè)試，該儀器使用銠靶端窗X光管，功率：4kW，分析范圍：8O～92U元素定性和定量分析，準(zhǔn)確度為0.05%(相對(duì)誤差)。X射線熒光光譜測(cè)試于廣州拓巖檢測(cè)技術(shù)有限公司完成。

2.2 樣品寶石學(xué)特征

“金絲玉”樣品均來(lái)自新疆杜熱地區(qū)，呈黃至褐紅色，原石為油脂光澤的塊狀集合體，拋光后為玻璃光澤，部分樣品中可見(jiàn)“蘿卜絲”狀構(gòu)造(圖1)。常規(guī)寶石學(xué)儀器測(cè)試結(jié)果可知，樣品透明度較低，相對(duì)密度約2.65g/cm3，成品折射率約1.53，原石折射率為1.540～1.548，長(zhǎng)短波紫外熒光下均呈惰性(表1)。偏光顯微鏡下觀察可知，樣品為粒狀變晶結(jié)構(gòu)，略具條帶狀構(gòu)造，幾乎全部由石英礦物構(gòu)成并具變質(zhì)重結(jié)晶作用形成的次生加大邊(圖2a,b)。石英在單偏光下為淺灰至無(wú)色，完全透明，微細(xì)粒不等粒結(jié)構(gòu)，多色性較弱，正低突起；在正交偏光下呈Ⅰ級(jí)灰白干涉色，粒徑為0.02～0.10mm，石英脈中的石英受應(yīng)力作用變形為柱狀、板條狀，粒徑為2.0～2.5mm(圖2c,d)，指示樣品成礦過(guò)程中除了受到變質(zhì)重結(jié)晶作用影響還曾經(jīng)歷動(dòng)力變質(zhì)作用。

圖1 新疆“金絲玉”基本特征Fig.1 The basic characteristics of“Jin-si Jade” from Xinjiang

表1 新疆“金絲玉”的常規(guī)寶石學(xué)特征Table 1 The standard gemological characteristics of“Jin-si Jade”from Xinjiang

圖2 新疆“金絲玉”巖相學(xué)特征Fig.2 The petrographic characteristics of“Jin-si Jade”from Xinjiang

3 結(jié)果與討論

3.1 樣品成分

本文通過(guò)對(duì)樣品Aga-7和Aga-8進(jìn)行XRF分析可知，“金絲玉”主要由Si組成，含量可達(dá)99%以上，可含F(xiàn)e、Ca和P等微量元素(表2)。結(jié)合巖相學(xué)特征可以確定“金絲玉”為一類由變質(zhì)重結(jié)晶作用形成的石英巖。

表2 新疆“金絲玉”的化學(xué)組成特征(%)Table 2 The characteristics of chemical composition of“Jin-si Jade”from Xinjiang

3.2 中紅外反射光譜特征(FT-IR)

“金絲玉”中紅外反射光譜測(cè)試結(jié)果與石英質(zhì)玉石的標(biāo)準(zhǔn)紅外譜圖在1500～400cm-1范圍內(nèi)光譜特征基本一致，均在1190、1109、781、690、540和493 cm-1附近產(chǎn)生明顯振動(dòng)，該區(qū)域是石英質(zhì)玉石的指紋區(qū)，反映Si-O基團(tuán)的振動(dòng)模式[3](圖3)。1190cm-1和1109cm-1強(qiáng)峰歸屬于Si-O-Si非對(duì)稱伸縮振動(dòng)，781cm-1和690cm-1弱峰歸屬于Si-O-Si對(duì)稱伸縮振動(dòng)，540cm-1和493cm-1則歸屬于Si-O彎曲振動(dòng)[1,3-4]。

圖3 “金絲玉”中紅外反射光譜特征Fig.3 The characteristics of FT-IR reflectance spectrum of“Jin-si Jade”

3.3 紫外-可見(jiàn)反射光譜特征(UV-Vis)

UV-Vis反射光譜結(jié)果顯示，黃色樣品Aga-5和褐紅色樣品Aga-6具有相同的譜圖特征，均位于350、420、500和685nm附近(圖4a,b)。其中，350、420和500nm強(qiáng)吸收寬帶的形成指示樣品內(nèi)部存在大量赤鐵礦，685nm為中心弱吸收帶則與針鐵礦有關(guān)，上述兩種氧化鐵礦物在土壤沉積物中分別會(huì)產(chǎn)生褐紅色和黃色調(diào)，因此，本文所測(cè)樣品的顏色成因也與針鐵礦和赤鐵礦有關(guān)[5-6]。在樣品Aga-5中，300～550nm的紫外到綠區(qū)和800nm以上的近紅外區(qū)存在明顯吸收，形成～550nm透過(guò)窗，并使樣品呈現(xiàn)黃色調(diào)；而在樣品Aga-6中，由于赤鐵礦含量的增加使可見(jiàn)光區(qū)吸收帶向高波長(zhǎng)方向偏移，產(chǎn)生300～580nm的紫外到黃區(qū)吸收，并產(chǎn)生～580nm透過(guò)窗，最終導(dǎo)致樣品呈現(xiàn)褐紅色調(diào)。

圖4 “金絲玉”的紫外-可見(jiàn)反射光譜特征Fig.4 The characteristics of UV-Vis reflectance spectrum of“Jin-si Jade”

4 結(jié)論

(1)產(chǎn)自新疆杜熱地區(qū)的“金絲玉”屬石英巖質(zhì)玉石，并在形成過(guò)程中經(jīng)歷動(dòng)力變質(zhì)和變質(zhì)重結(jié)晶兩種作用；

(2)新疆“金絲玉”中的黃色調(diào)與針鐵礦有關(guān)，褐紅色調(diào)則是由褐鐵礦導(dǎo)致，推測(cè)低溫?zé)崽幚砉に嚳梢匀コ敖鸾z玉”中的黃色調(diào)，增加褐紅色調(diào)。