魏進(jìn)國(guó)

摘? ?要：水晶中含有豐富的包裹體，它的存在提升了水晶的研究性、觀賞性和收藏性，搞清水晶中包裹體的種類(lèi)可以為水晶的成因、產(chǎn)地和收藏提供積極地指示意義。近期筆者在東海水晶市場(chǎng)購(gòu)得一種含有橙色礦物包體的水晶，無(wú)色透明的水晶中間包裹著多粒橙色礦物，周?chē)€有形成過(guò)程中炸裂造成的“爆花”，看起來(lái)非常賞心悅目，具有很高的收藏性和觀賞性，但對(duì)于橙色礦物包體的種類(lèi)卻是眾說(shuō)不一，為了搞清該礦物的成分，筆者利用顯微共聚焦拉曼光譜儀、紅外光譜儀和其它常規(guī)寶石鑒定儀器對(duì)其進(jìn)行了鑒定研究。

關(guān)鍵詞：水晶? 包裹體? 鑒定

中圖分類(lèi)號(hào)：P619? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2020）01（b）-0096-03

水晶是人類(lèi)最早利用的非金屬礦物之一。 它的化學(xué)成分為SiO2，氧和硅是地殼中儲(chǔ)量最多的兩種元素，因此水晶的產(chǎn)量很大，世界上許多國(guó)家都盛產(chǎn)水晶，如巴西、烏拉圭、中國(guó)東海等地。“物以稀為貴”是寶石的屬性之一，水晶因此而被劃歸為中低檔寶石。普通水晶制品的價(jià)格不高，而近年來(lái)由于收藏的盛行，內(nèi)含包裹體的觀賞水晶異軍突起，售價(jià)數(shù)百至數(shù)萬(wàn)元不等， 水晶內(nèi)部形態(tài)各異的包裹體為人們?cè)鎏砹丝臻g和時(shí)間的想象，有學(xué)者曾說(shuō)過(guò)“水晶晶體內(nèi)部有一個(gè)奇妙的礦物世界，是一個(gè)豐富多彩的礦物博物館”。因此，對(duì)水晶內(nèi)含物的研究，有助于對(duì)水晶的賞析和鑒別，也為蓬勃發(fā)展的水晶收藏市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)注入科學(xué)性，使其健康穩(wěn)定的發(fā)展。

1? 測(cè)試樣品

本文測(cè)試的樣品為一透明的含有多個(gè)橙色礦物包體的樣品見(jiàn)圖1。圖2和圖3為水晶內(nèi)部橙色包體在放大50倍條件下的圖片。

2? 常規(guī)寶石學(xué)特征

外觀描述：無(wú)色略帶煙色、玻璃光澤、透明;光性特征：非均質(zhì)體，一軸晶正光性，內(nèi)部橙色包裹體在偏光鏡色轉(zhuǎn)動(dòng)360°無(wú)明暗變化;密度：2.66g/cm3;折射率：1.54（點(diǎn)測(cè)）;多色性：無(wú);紫外熒光：無(wú);吸收光譜：不特征;摩氏硬度：7;放大檢查：內(nèi)部含多個(gè)橙色礦物包體，包體呈菱形十二面體和四角三八面體的聚型。由以上數(shù)據(jù)可得出結(jié)論，此樣品無(wú)色透明部分的材質(zhì)為：水晶。內(nèi)部橙色包裹體為等軸晶系的均質(zhì)體。

3? 紅外光譜測(cè)試

3.1 紅外光譜的測(cè)試原理

紅外輻射在電磁波中的位置是波長(zhǎng)1μm到1000μm，常用單位為nm、μm，波數(shù)單位為cm-1。當(dāng)物質(zhì)的分子受到輻射，紅外線的能量與物質(zhì)分子的振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)能量的數(shù)量級(jí)相當(dāng)時(shí)，分子即吸收輻射能由低能態(tài)躍遷到高能態(tài)，發(fā)生能級(jí)躍遷，從而造成某些特定波長(zhǎng)的紅外輻射被分子吸收，將透過(guò)物質(zhì)（或從物質(zhì)表面反射）的紅外輻射用單色器予以色散，再按波長(zhǎng)或波數(shù)依次排列，并測(cè)出各波長(zhǎng)或波數(shù)處的輻射強(qiáng)度，即得到了紅外光譜。

根據(jù)紅外輻射的波長(zhǎng)可將其分為近、中、遠(yuǎn)三個(gè)區(qū)。近紅外區(qū)波長(zhǎng)范圍為0.78μ～2.5μm，波數(shù)范圍為12820cm-1～4000cm-1，主要反映倍頻與合頻光譜。中紅外區(qū)：波長(zhǎng)范圍為2.5μm～25/μm，頻率范圍為4000～400cm-1。它涉及分子的基頻振動(dòng)吸收，是物質(zhì)結(jié)構(gòu)和組成成分分析的重要區(qū)域，不同的分子或基團(tuán)都有自己的特征能級(jí)，從而就有各自的特征光譜。根據(jù)光譜即可鑒定寶石種類(lèi)或大類(lèi)。遠(yuǎn)紅外區(qū)：波長(zhǎng)范圍為25～1000pm，波數(shù)范圍為400～10cm-1。它涉及分子的純轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)躍遷、晶體的晶格振動(dòng)等，在寶石學(xué)中應(yīng)用極少。

3.2 測(cè)試結(jié)果

本實(shí)驗(yàn)對(duì)樣品進(jìn)行了紅外光譜測(cè)試，測(cè)試儀器為Nicolet? iS5傅里葉紅外光譜儀，測(cè)試條件為：分辨率? ? ?4cm-1，掃描次數(shù)32，測(cè)試方法分別為反射法和直接透射法。測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖4、圖5，由圖4可以看出1158.52cm-1、819.98cm-1、791.52cm-1、706.71cm-1、567.57cm-1峰為水晶的特征吸收峰，圖5中3594.77cm-1和3481.30cm-1處的吸收峰表明該樣品為天然水晶。

4? 拉曼光譜測(cè)試

4.1 拉曼光譜的測(cè)試原理

拉曼光譜與紅外光譜一樣，都能提供分子振動(dòng)頻率的信息，但其物理過(guò)程卻不同。拉曼效應(yīng)為散射過(guò)程，為發(fā)射譜。拉曼散射是研究分子結(jié)構(gòu)的一種重要方法，可以迅速定出分子振動(dòng)的固有頻率，從而幫助判斷分子的對(duì)稱(chēng)性、分子內(nèi)部作用力的大小及一般分子動(dòng)力學(xué)的性質(zhì)。應(yīng)用到寶石鑒定與研究中，在激光、高倍數(shù)顯微鏡和高精度分析儀的幫助下，它可以為寶石學(xué)家提供小至lprn的包裹體信息。因此，這種方法具有不能取代的獨(dú)到之處，能無(wú)損快速鑒定寶石及其內(nèi)部包裹體和填充物。

4.2 測(cè)試結(jié)果

拉曼光譜技術(shù)是目前無(wú)損的條件下研究珠寶玉石內(nèi)部包裹體成分的最有效的手段，本實(shí)驗(yàn)利用美國(guó)熱電的DXR激光顯微共聚焦拉曼光譜儀對(duì)該樣品的表面和橙色包裹體分別進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試條件為：激發(fā)光源波長(zhǎng)：780nm，激光能量：24πw，光闌：25μm，光柵：400lines/nm，分辨率：2.4～4.4cm-1，光斑尺寸：3.1衸;物鏡：MPlan 10X/0.25;采用了自動(dòng)曝光，S/N：500，最大采集時(shí)間：10s，測(cè)量范圍：50～2000cm-1。

圖6為該樣品表面的拉曼譜圖，1200～1000cm-1屬 Si-O 非對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng); 800～600cm-1屬 Si-O-Si 對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng); 600～300cm-1屬Si-O彎曲振動(dòng)，通過(guò)對(duì)比分析確定此樣品表面材質(zhì)為水晶。

圖7中紅色圖譜為樣品表面的拉曼圖譜，藍(lán)色圖譜為聚焦在樣品內(nèi)部橙色包裹體部位的拉曼譜圖，由于周?chē)镔|(zhì)的影響，我們對(duì)其進(jìn)行了差譜的處理，結(jié)果為圖8，忽略差譜過(guò)程中由于拉曼強(qiáng)度不同造成出現(xiàn)負(fù)值的現(xiàn)象，通過(guò)比對(duì)分析，判斷該橙色包裹體為錳鋁榴石。圖9為分析比對(duì)的結(jié)果。利用同樣的方法我們對(duì)橙色包體2也做了測(cè)試，差譜后的結(jié)果與圖8一致。因此，此樣品中的橙色包體為錳鋁榴石。

5? 結(jié)論和研究意義

5.1 結(jié)論

通過(guò)對(duì)該樣品的研究 、測(cè)試、分析，結(jié)果表明此樣品為水晶，其內(nèi)部橙色礦物包裹體為錳鋁榴石。

5.2 研究的意義

（1）天然礦物包裹體的存在證明了此水晶樣品為天然成因，絕非合成品。

（2）各種成因類(lèi)型的寶石，由于形成的地質(zhì)環(huán)境和物理化學(xué)條件不同，捕獲于其中的包裹體類(lèi)型、組合特征也不一樣。因此，可以根據(jù)包裹體推斷寶石的成因。水晶的成因有兩種，一種是偉晶巖和矽卡巖成因，一種是熱液成因，偉晶巖和矽卡巖成因的寶石其包裹體類(lèi)型比較復(fù)雜，通常以流體包裹體和熔體包裹體共存為特征。而熱液成因的寶石是在氣水熱液中形成的，其中流體包裹體最為發(fā)育，不見(jiàn)熔體包裹體。由于此水晶內(nèi)含石榴石包體，因此可以判斷此水晶的成因?yàn)閭ゾr和矽卡巖成因。

（3）不同產(chǎn)地的寶石，由于產(chǎn)岀的地質(zhì)條件和形成環(huán)境不同，包裹體特征、類(lèi)型組合以及固體包裹體種類(lèi)也存在明顯差別，因此，可以通過(guò)寶石中的包裹體研究和對(duì)比確定寶石的產(chǎn)地。

（4）為水晶收藏者提供積極的指示意義。

參考文獻(xiàn)

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