劉 欣，秦 毅

（湖南省地質(zhì)測試研究院，湖南 長沙 410007）

尖晶石是一種歷史悠久、顏色豐富、深受消費(fèi)者喜愛的中檔名貴寶石［1，2］，它常產(chǎn)于片巖、蛇紋巖及相關(guān)巖石中，大多寶石級尖晶石發(fā)現(xiàn)于沖積扇型礦床中，尖晶石的主要產(chǎn)地有緬甸、斯里蘭卡、泰國、阿富汗、巴基斯坦、馬達(dá)加斯加、坦桑尼亞、肯尼亞、尼日利亞、越南和美國等地。

尖晶石在礦物學(xué)中屬尖晶石族，化學(xué)成分為MgAl2O4，屬等軸晶系，八面體，有時與菱形十二面體和立方體成聚形；光性特征為均質(zhì)體，無多色性，莫氏硬度為8；折射率為 1.718（+0.017，-0.008），隨著含鋅、鐵、鉻等元素增加，折射率逐漸增大，最高可達(dá)2.00，無雙折射率；密度為3.60（+0.10，-0.03）g／cm3，黑色近于 4.00 g／cm3；玻璃光澤至亞金剛光澤，透明至不透明；放大觀察，可見氣液包體，礦物包體，生長紋，雙晶紋，細(xì)小八面體負(fù)晶等。天然尖晶石中因含有不同成分和含量的 Co3+、Cr3+、Fe3+、Fe2+、Zn2+等離子，使得尖晶石呈現(xiàn)藍(lán)色、紅色、綠色、紫色、橙紅色、粉紅色、紫紅、黃色、橙黃、褐色或無色等多種顏色［3，4］。

近年來，隨著尖晶石價格的大幅提升，市場上出現(xiàn)了不少尖晶石的仿冒品［5］，特別是藍(lán)色尖晶石的仿冒品居多。為指導(dǎo)正常消費(fèi)和規(guī)范市場行為，達(dá)到識別和鑒定天然藍(lán)色尖晶石及其仿冒品的特征，本文采用寶石折射儀、寶石密度儀和紅外吸收光譜儀對天然藍(lán)色尖晶石及其仿冒品進(jìn)行測試、比對和研究，找出了準(zhǔn)確、簡便、快捷的鑒別方法。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)樣品

試驗(yàn)樣品收集于市場中的藍(lán)色尖晶石1件和人工合成樣品4件，樣品的形狀及表觀特征如圖1所示。其中樣品Y1為三角型刻面，艷藍(lán)色，玻璃光澤，質(zhì)量2.652 g；樣品Y2為橢圓型刻面，紫藍(lán)色，玻璃光澤，質(zhì)量3.024 g；樣品Y3為橢圓型刻面，藍(lán)色，玻璃光澤，質(zhì)量3.257 g；樣品Y4為圓型刻面，紫藍(lán)色，亞金剛光澤，質(zhì)量3.361 g；樣品Y5外形為鞍墊型刻面，藍(lán)色，玻璃光澤，質(zhì)量2.963 g。

圖1 試驗(yàn)樣品的形狀及表觀特征圖

1.2 試驗(yàn)儀器

寶石折射儀，武漢地質(zhì)大學(xué)珠寶學(xué)院儀器部生產(chǎn)，型號JD-2；密度測試儀，南京寶光儀器公司生產(chǎn)，型號為 LT302；傅立葉變換紅外光譜，Thermoni colet Nicolet生產(chǎn)，型號 IS5；分析天平，德國賽多利斯生產(chǎn)，型號 BSA224S-CW。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 折射率與光性測試

利用寶石折射儀，采用合成立方氧化鋯棱鏡和589.5 nm鈉光燈源，選擇折射率值為1.78的折射油為介質(zhì)，分別對樣品進(jìn)行折射率、雙折射率及光性特征測試。

1.3.2 密度測試

利用寶石密度儀，采用儀器工作條件，分別對樣品進(jìn)行密度測試。

1.3.3 紅外吸收光譜測試

利用紅外光譜儀，選擇中紅外的“基頻區(qū)”和“指紋譜”波段［6，7］，按照測試步驟分別對樣品進(jìn)行紅外光譜測試：在反射裝置條件下利用金屬板做出背景圖譜，再將樣品刻面平行放置儀器探測口進(jìn)行直接測試。儀器工作條件：電源電壓220 V，50 Hz；室溫21℃；濕度60%；掃描時間60 s；掃描范圍2 400～400 cm-1；分辨率16 cm-1；光譜設(shè)置6 mm；掃描速度10 kHz。

2 結(jié)果與討論

2.1 折射率及光性測試結(jié)果

利用寶石折射儀對樣品折射率及光性進(jìn)行測試，測試結(jié)果見表1。

表1 樣品折射率及光性測試結(jié)果

從表1可知，Y1與Y3、Y4、Y5樣品的折射率、雙折射率及光性特征的測試值差異較大，很容易進(jìn)行鑒別和區(qū)分；但Y1、Y2數(shù)值十分接近，即使鑒定者在測試過程中認(rèn)真操作、仔細(xì)分析，很難給出準(zhǔn)確判斷。

2.2 密度測試結(jié)果

利用密度儀對樣品密度（相對密度）進(jìn)行測試，測試結(jié)果見表2。

表2 樣品密度測試結(jié)果

從表2可知，Y1與Y3、Y4、Y5樣品的密度測定值差異較大，很容易進(jìn)行鑒別和區(qū)分，但Y1、Y2密度測定值十分接近，鑒定者很難給出準(zhǔn)確判斷。

綜上所述，從樣品折射率、光性與密度等常規(guī)參數(shù)的檢測結(jié)果，很容易區(qū)分和辨別出部分仿冒品與尖晶石的真?zhèn)?；但對于尖晶石與合成尖晶石鑒別的常規(guī)參數(shù)的檢測數(shù)據(jù)，則很難給出正確的辨別和鑒定結(jié)果，必須采用紅外光譜儀或更先進(jìn)儀器進(jìn)行檢測，以避免人為失誤，造成經(jīng)濟(jì)和名譽(yù)損失。

2.3 紅外吸收光譜測試結(jié)果

由于試驗(yàn)樣品均為刻面型，且拋光度很高，故試驗(yàn)采用直接鏡面反射法對每件樣品的臺面和亭部進(jìn)行多次測試。5種樣品的紅外吸收光譜測試圖譜所分別表現(xiàn)的各自譜圖特征基本一致，樣品各自典型譜圖如圖2～圖6所示。

圖2 樣品Y1的紅外譜圖

從圖2可知，樣品 Y1在729 cm-1、588 cm-1、540 cm-1處分別有紅外吸收峰位，符合天然尖晶石的典型特征。

圖3 樣品Y2的紅外譜圖

從圖3可知，樣品 Y2在840 cm-1、716 cm-1、546 cm-1處分別有吸收峰位，與天然尖晶石相比峰位差異大，并且多出一個強(qiáng)吸收峰，屬于合成尖晶石紅外光譜特征，據(jù)此可明確區(qū)分天然尖晶石與合成尖晶石。

從圖4可知，樣品 Y3在600 cm-1、500 cm-1和465 cm-1處分別有吸收峰位，符合藍(lán)寶石特征，可明確區(qū)別于尖晶石。但由于天然藍(lán)寶石和合成藍(lán)寶石的紅外光譜特征基本一致，很難以此區(qū)分，還須借助其它檢測手段進(jìn)一步確認(rèn)。

圖4 樣品Y3的紅外譜圖

圖5 樣品Y4的紅外譜圖

從圖 5可知，樣品 Y4在 2 346 cm-1和 620 cm-1、469 cm-1處分別有吸收峰位，符合合成立方氧化鋯的紅外光譜特征，可明確區(qū)分天然尖晶石。

圖6 樣品Y5的紅外譜圖

從圖6可知，樣品Y5在1 054 cm-1吸收峰、795 cm-1吸收帶及458 cm-1的吸收峰，屬于玻璃的紅外光譜特征，亦可明確區(qū)分于天然尖晶石。

綜上所述，從圖2～圖6的結(jié)果可知，不同試驗(yàn)樣品之間的紅外光譜特征譜圖的差異明顯，所以，紅外吸收光譜儀光譜法可作明確區(qū)分天然藍(lán)色尖晶石與其它4種“仿冒品”寶石的鑒別依據(jù)，且簡便、快捷、準(zhǔn)確。但隨著人工合成寶石技術(shù)的提高，對從事珠寶玉石鑒定的科技工作者提出了更高要求，只有借助先進(jìn)儀器設(shè)備，并不斷創(chuàng)新鑒定檢測方法，才能保障鑒定結(jié)論的科學(xué)、公正和準(zhǔn)確，不斷滿足消費(fèi)者對美麗寶石消費(fèi)品的追求，滿足規(guī)范市場消費(fèi)行為的需要。

3 結(jié) 論

1.采用寶石折射儀、寶石密度儀對天然藍(lán)色尖晶石與合成藍(lán)寶石、合成立方氧化鋯、玻璃的折射率、光性和密度測試結(jié)果，能有效地進(jìn)行區(qū)分和鑒別；但對于合成尖晶石的鑒別，即使鑒定者在測試過程中認(rèn)真操作、仔細(xì)分析，也很難給出準(zhǔn)確判斷。

2.利用紅外吸收光譜儀測試，則能完全有效區(qū)分和鑒別市場上常見的天然藍(lán)色尖晶石與合成藍(lán)色尖晶石、合成藍(lán)寶石、合成立方氧化鋯和玻璃的典型特征，且鑒別方法簡便、快捷、準(zhǔn)確。

3.作為從事珠寶玉石鑒定的科技工作者，只有依靠科技進(jìn)步和堅(jiān)持創(chuàng)新鑒定檢測方法，才能獲得科學(xué)、公正和準(zhǔn)確的鑒定結(jié)論，才能滿足規(guī)范市場消費(fèi)行為的需要。