關(guān)鍵詞： 翡翠鑒定 紅外光譜技術(shù) 質(zhì)量定量分級 天然翡翠

中圖分類號： TS933;O657.33 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1672-3791（2023）16-0108-04

翡翠是玉石中極為珍貴的品種，具有色澤溫潤、外表亮麗等鮮明特征，近年來經(jīng)濟(jì)全球化趨勢發(fā)展，人們的生活品質(zhì)明顯提升，翡翠市場潛力也不斷被開發(fā)和挖掘出來，與翡翠生產(chǎn)、設(shè)計相關(guān)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大。翡翠鑒定作為其中的重要組成部分，在鑒別天然翡翠、翡翠處理品等方面具有專業(yè)性、權(quán)威性地位，能夠為翡翠市場秩序的維護(hù)提供支撐，有必要引入紅外光譜技術(shù)等先進(jìn)科研成果對其進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化。

1 試驗樣品及儀器

1.1 樣品選取

為直觀說明翡翠鑒定中紅外光譜技術(shù)的應(yīng)用思路和要點，本文引入試驗輔助闡述，在試驗樣品選取環(huán)節(jié)，充分考慮了相似性、鑒別難度等問題，力求擴(kuò)大試驗覆蓋面，提高結(jié)果可參照性?，F(xiàn)階段，市面上流通的翡翠替代品較多，其中翡翠B 貨的鑒別難度較大，肉眼鑒別出錯率較高，因此將其作為樣品選取重點對象。B+C貨鑒別難度稍低，但部分染色處理工藝較為先進(jìn)，同樣存在難以辨認(rèn)的狀況，也需要作為試驗樣品。相比之下，翡翠C 貨較為少見，且染色后鑒別較為容易[1]，未納入試驗研究范圍。對選取的樣品進(jìn)行特征觀察，觀察儀器包含放大鏡、折光儀、克拉比重天平等，具體的觀察結(jié)果及寶石參數(shù)可見表1。

1.2 試驗儀器選用

該試驗選用傅里葉變換紅外光譜儀設(shè)備，型號為EQUINOX 55，配備試驗主機(jī)、反射附件、紅外圖譜庫等。主機(jī)電壓為220 V 恒壓，室內(nèi)相對濕度70%，溫度恒溫。試驗開始前統(tǒng)一調(diào)試設(shè)備儀器，以同一樣品為測試對象，使用不同分辨率進(jìn)行測試，多次試驗確定最佳分辨率和掃描次數(shù)。最終確定將試驗分辨率設(shè)置為4 cm^-1，掃描次數(shù)設(shè)置為32 次/s，同時對光譜范圍進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)，設(shè)定為4 000 cm^-1 到400 cm^-1，此時的紅外光吸收較強(qiáng)，圖譜清晰度較好。

2 翡翠真假鑒定中紅外光譜技術(shù)的應(yīng)用

2.1 基本思路

紅外光譜技術(shù)具有鮮明的自動化、高效化特征，能夠在紅外光發(fā)射器的輔助下，對物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)等進(jìn)行鑒定。礦物樣本中包含諸多元素、配位基以及各式絡(luò)陰離子團(tuán)等，可以在接受光線照射的過程中出現(xiàn)能級躍遷，并對電磁輻射進(jìn)行有選擇的吸收，最終生成特征光譜圖，輔助完成分析鑒定。翡翠A 貨、翡翠B 貨、B+C貨以及翡翠贗品的紅外光譜特征存在差異，這是利用紅外光譜技術(shù)對其進(jìn)行鑒定區(qū)分的重要依據(jù)，其中翡翠A 貨作為天然產(chǎn)物，其形態(tài)、特征等方面均存在較為明顯的天然特征，即便是經(jīng)過打蠟處理的成品翡翠，在參數(shù)上也與注蠟、注膠存在很大差異。而翡翠B 貨則是以天然品為基礎(chǔ)，加之漂白、浸漬處理的，其中的成分流失較為明顯，結(jié)構(gòu)也會出現(xiàn)輕微破壞，因此只能算作處理翡翠。

現(xiàn)階段可用的紅外光譜鑒定技術(shù)主要有兩種，其中原位透射法的出現(xiàn)時間較早，可以較好地識別樣品中的特征基團(tuán)，即便在有機(jī)充填物含量極低的情況下，也能保證較高效率和精度的識別。但該種方式也存在一定局限性，當(dāng)翡翠或翡翠處理品厚度過大、基頻吸收過大時，原位透射法就很難發(fā)揮作用。漫反射法主要利用了樣品內(nèi)部分子的特殊性能，可以在反射、折射以及吸收[2]等物理反應(yīng)的基礎(chǔ)上，對漫反射光線進(jìn)行收集，并從中識別翡翠結(jié)構(gòu)、組成信息，能夠較好地解決透射法中，樣品厚度過大、鑲嵌樣品無法檢測的狀況。試驗環(huán)節(jié)綜合利用上述兩種方法進(jìn)行檢測，借助不同膠質(zhì)、蠟質(zhì)填充物，以及天然翡翠礦物對紅外譜線的不同吸收情況，對翡翠A、B 貨、B+C 貨以及翡翠贗品進(jìn)行區(qū)分。

2.2 試驗設(shè)計

試驗開始后，首先對樣品進(jìn)行特征觀察，借助肉眼、放大鏡觀察等方式，檢測出寶石基本的特性、參數(shù)，綜合鑒定評估樣品類型。其次，后根據(jù)紅外光譜技術(shù)作用原理，選擇特征較為明顯的檢測點，如裂隙發(fā)育部位、填充物集中部位、染色集中部位等。按照提前調(diào)試設(shè)定好的分辨率參數(shù)，對5 個樣本組進(jìn)行分別檢測，逐一記錄數(shù)據(jù)并得出試驗結(jié)論。

2.3 結(jié)果與討論

2.3.1 對翡翠A、B貨的鑒定

使用紅外光譜技術(shù)對翡翠A、B 進(jìn)行區(qū)分鑒定，兩種方法的鑒定結(jié)果分別如下。

（1）在漫反射譜線分析組別中，樣品翡翠紅外譜線吸收峰是較為明顯的，主要集中在1168 cm^-1、1076 cm^-1、856 cm^-1、742 cm^-1、477 cm^-1等處。由于翡翠中主要成分為礦物集合體，NaAl（Si₂O₆）等物質(zhì)占比較多，在接受紅外光照射時，其中的陰離子團(tuán)、配位陽離子等，會出現(xiàn)明顯的能級躍遷，因此即便是不同處理方式、不同成色、透明度的翡翠，也會表現(xiàn)出一致特征，能夠作為翡翠真假鑒定的科學(xué)手段。使用漫反射法對2號樣品進(jìn)行檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)樣品吸收圖譜與A貨試驗圖譜基本一致，在4 000 cm^-1到2 000 cm^-1范圍內(nèi)并沒有表現(xiàn)出明顯的膠質(zhì)、蠟質(zhì)吸收峰，因此難以判別其是否存在填充物質(zhì)。此外，漫反射試驗組別中還出現(xiàn)了較為有趣的現(xiàn)象，即樣品豎放時，紅外光譜在4 000 cm^-1到2 000 cm^-1范圍內(nèi)出現(xiàn)了翡翠吸收峰，相較之下平放則沒有明顯峰值。部分區(qū)域受鏡面反射影響，測試中同樣出現(xiàn)了吸收峰異常，后期可能需要調(diào)整試驗儀器，通過高光通量光譜儀/高效漫反射附件的應(yīng)用進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化。

（2）在透射法試驗組別中，選取的1 號樣品雜質(zhì)含量較少、顏色較為透白，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其譜線吸收情況較為固定，在4 000 cm^-1到400 cm^-1范圍內(nèi)吸收較好，而在2000 cm^-1到600 cm^-1范圍內(nèi)幾乎沒有吸收；而翡翠B貨中，由于填充了膠質(zhì)、蠟質(zhì)等材料，故可以在4000 cm^-1到1 500 cm^-1范圍內(nèi)表現(xiàn)出膠質(zhì)蠟質(zhì)吸收峰，且2 000 cm^-1到1 500 cm^-1范圍內(nèi)吸收更加明顯。據(jù)此對編號為2的B貨進(jìn)行紅外光譜檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，透射圖譜在3 100 cm^-1到1 500 cm^-1范圍和4 000 cm^-1到3 500 cm^-1范圍內(nèi)均出現(xiàn)了峰值，且后者的峰值吸收峰更強(qiáng)，說明2號樣品應(yīng)當(dāng)為經(jīng)漂白注膠的粗質(zhì)干種翡翠[3]，可以評定為翡翠B貨。

2.3.2 對翡翠B+C 貨的鑒定

在翡翠B+C 貨的鑒定中，同時應(yīng)用了透射譜分析方法和漫反射分析方法，在前種試驗組別中，翡翠B+C貨樣品譜線吸收規(guī)律較為明顯，在2 873 cm^-1、2 926 cm^-1、2 976 cm^-1、3 057 cm^-1等處出現(xiàn)了膠質(zhì)吸收峰，判定樣品存在注膠處理情況。將翡翠B 貨圖譜與該試驗圖譜進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，兩幅圖譜的走向規(guī)律基本一致，沒有明顯的異常吸收峰，說明翡翠B+C 貨鑒定環(huán)節(jié)，是無法利用透射譜分析法精準(zhǔn)確定染料成分的。后組試驗中，翡翠B 貨與翡翠B+C 貨的圖譜表現(xiàn)基本一致，與翡翠A 貨圖譜類似，僅在翡翠主要成分的區(qū)域，出現(xiàn)了明顯的吸收峰，但未出現(xiàn)填充物、染料吸收峰。由此可以發(fā)現(xiàn)，紅外圖譜技術(shù)應(yīng)用于翡翠B 貨和翡翠B+C 貨的鑒定時，是無法精準(zhǔn)判斷的，可能出現(xiàn)漏檢染料成分的狀況，實踐中要結(jié)合其他檢測方式進(jìn)行精確鑒定。

2.3.3 對翡翠贗品的鑒定

對翡翠贗品的鑒定試驗中，共選取了兩種不同材料，即綠輝石和馬來西亞玉，由于透射法對樣品厚度、透明度等存在較高要求，因此本次只對編號為4 的馬來西亞玉進(jìn)行了檢測鑒定。結(jié)果發(fā)現(xiàn)與翡翠A 貨的譜線數(shù)據(jù)相比，馬來西亞玉的譜線差異是相對較大的，光譜吸收峰值多集中在4 000 cm^-1到2 000 cm^-1，能夠作為區(qū)分A 貨和贗品的依據(jù)。相比之下漫反射法的適用范圍更廣，因此使用漫反射法對兩種材料進(jìn)行了分別檢測。在對4號樣品進(jìn)行鑒定時，發(fā)現(xiàn)其漫反射吸收峰分布較為分散，包括1 179 cm^-1、1 115 cm^-1、797 m^-1、692 cm^-1 等處，與翡翠的紅外光譜漫反射吸收圖像存在很大差別，這是因為馬來西亞玉的成分與翡翠存在本質(zhì)差異，其中多以SiO₂為主，同時包含諸多礦物質(zhì)，識別起來難度較小。對5 號樣品進(jìn)行鑒定時，發(fā)現(xiàn)其漫反射譜線峰值分布同樣較為分散，與翡翠的試驗譜線相比，既有相似也有區(qū)別，峰值主要集中在1 065 cm^-1、950 cm^-1、714 m^-1、453 cm^-1等處，這主要是因為綠輝石中含有大量的鈣、鎂、鐵等陽離子，在紅外光線照射下，離子發(fā)生置換并引發(fā)[Si₂O₆]鍵力常數(shù)變更，結(jié)構(gòu)質(zhì)量改變，進(jìn)而出現(xiàn)紅外光譜吸收峰變化，最終與翡翠區(qū)分開來。

3 翡翠質(zhì)量定量分級中紅外光譜技術(shù)的應(yīng)用

3.1 翡翠質(zhì)量定量分級依據(jù)

除翡翠真假鑒定外，紅外光譜技術(shù)還可被用于翡翠質(zhì)量定量分級鑒定之中，從現(xiàn)階段翡翠市場行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)看，顏色、透明度、凈度、裂隙、工藝等均可以作為翡翠質(zhì)量分級的指標(biāo)，具體的指標(biāo)分級上又存在諸多不同，本文僅選擇以下5 個指標(biāo)進(jìn)行試驗評估。

3.1.1 顏色

翡翠顏色可以分為5 個不同系列，綠色、紫色系列最為常見，前者尤以祖母綠最為珍貴，后者尤以紫羅蘭為佳[4]。

3.1.2 透明度

該指標(biāo)對翡翠質(zhì)量的影響較大，優(yōu)質(zhì)翡翠內(nèi)部應(yīng)當(dāng)具備較為通透的晶體，當(dāng)接受到光線照射時，晶體會表現(xiàn)出較高的折射、反射能力，帶給觀者晶瑩剔透的感覺，而非呆板、無生機(jī)之感。

3.1.3 結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)會直接影響到翡翠的質(zhì)地、堅固度等特性，當(dāng)翡翠內(nèi)部礦物顆粒較小，平均粒度僅有0.015～0.15 mm時，相應(yīng)的透明度更好，表面會呈現(xiàn)出玻璃光澤，平均力度大于0.5 mm 時，質(zhì)地細(xì)膩度會下降，光澤溫潤度也會受損。同時，翡翠礦物排列方式也會影響其質(zhì)量評價，若礦物呈鑲嵌關(guān)系，則透明度多半較差，且質(zhì)地欠佳；若礦物呈現(xiàn)交織、平行分布，顆粒會表現(xiàn)為針狀、纖維狀，翡翠整體的透明度較好，顏色會更加均勻。

3.1.4 凈度

主要用于評估翡翠中瑕疵的大小、多少，瑕疵越大質(zhì)量越差。

3.1.5 裂隙

這同樣是影響翡翠質(zhì)量的重要因素，出現(xiàn)裂隙的原因較為多樣，如原生影響、加工失誤等。

3.2 試驗設(shè)計

選取顏色、透明度、結(jié)構(gòu)各不相同的翡翠樣品30個，編號依次為1～30，使用紅外光譜技術(shù)對其進(jìn)行測定。先借助肉眼觀察、放大鏡觀察等方式，對其寶石參數(shù)和外觀特征進(jìn)行簡要描述，同時定位樣品檢測點。考慮到翡翠作為天然玉石，在顏色分布、結(jié)晶分布等方面存在不均勻問題，因此對于同一塊樣品來說，需要選擇至少3 個以上的點位。在確定點位的基礎(chǔ)上，對紅外線光譜儀進(jìn)行測試和參數(shù)調(diào)節(jié)，選出最佳分辨率參數(shù)、檢測次數(shù)等，逐一記錄實驗數(shù)據(jù)，為后期的分析討論做好鋪墊。

3.3 結(jié)果與討論

在透明度評估試驗中，主要選擇了編號為10 和11的樣品翡翠，二者的結(jié)構(gòu)質(zhì)地較好，結(jié)晶顆粒細(xì)膩，但在透明度方面差異較大。從漫反射法檢測結(jié)果看，10、11號樣品的譜線圖走向、峰值是基本相同的，后者的譜峰稍尖于前者，但在650 cm^-1到600 cm^-1范圍內(nèi)，11號其他物質(zhì)的吸收峰稍有顯露，說明存在干擾物質(zhì)[5]，透明度可能不如10號，前期觀察結(jié)果也較好地印證了這一點。

結(jié)構(gòu)評估試驗中，選擇了同為白色翡翠的11、17號樣品，這樣可以較好地規(guī)避顏色等無關(guān)因素的干擾。從試驗結(jié)果上看，前者的圖譜質(zhì)量更好，但二者譜線波動規(guī)律整體差距不大，其中17 號樣品在部分區(qū)段的吸收峰更寬。分析后發(fā)現(xiàn)，這可能是由樣品離子鍵振動引發(fā)的，其中Si-O 和M-O 的變化較大，導(dǎo)致了譜線變化，判斷17 號的結(jié)構(gòu)要稍次于11 號。結(jié)合前面10 號、11 號樣品的檢測結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)10 號的譜線是最為平滑的，因此質(zhì)量最好，11 號有其他吸收峰出現(xiàn)，質(zhì)量稍差，17號樣品譜帶變寬，因此結(jié)晶顆粒更大[6]，質(zhì)量最次。

在顏色評估試驗中，選擇了1 號、3 號、8 號、19 號翡翠樣品，顏色分別為藍(lán)綠、水綠、豆綠、褐黑、透白和深綠，使用漫反射方法對其進(jìn)行檢測評估。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：各樣品的紅外光譜形狀均較為相似，峰值變化差異并不明顯。

裂隙評估試驗中，選擇27 號樣品，在無雜質(zhì)、無綹裂處選擇一個測點，在大裂隙處選擇一個測點，將二者的紅外光譜圖進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)差異較為明顯，有綹裂處在616 cm^-1處出現(xiàn)吸收峰，能夠輔助判定翡翠質(zhì)量。

4 結(jié)論

從前述試驗中，本文主要得出以下幾個結(jié)論。

（1）在翡翠A、B 貨的鑒定判別中，漫反射譜線分析法中，翡翠A、B 貨的圖譜差異并不明顯，無法較為精確地實現(xiàn)鑒定區(qū)分。相比之下透射法的表現(xiàn)較好，圖譜分析較為清晰地顯示樣品膠質(zhì)、蠟質(zhì)吸收峰，進(jìn)而為判定翡翠是否存在填充處理情況與是否具備推廣應(yīng)用價值提供輔助。

（2）漫反射法和透射法試驗中，均未能明確觀察到翡翠染料光譜峰值，說明紅外光譜技術(shù)對于翡翠B+C貨的識別能力較差，后期需要進(jìn)一步開發(fā)配套技術(shù)，以提高翡翠B+C 貨鑒定能力。

（3）在翡翠贗品的鑒定試驗中，漫反射法和透射法均表現(xiàn)出了較高的適用性，可以通過光譜分析較為直觀地看到真品贗品之間的特征差異。但漫反射法對樣品厚度、透明度等的要求更低，適用范圍更廣，當(dāng)樣品材料厚度較大時，檢測工作仍能順利完成。實踐中要結(jié)合樣品情況選擇具體方法，同時關(guān)注到鏡反射效應(yīng)的影響，通過檢測點位的優(yōu)化調(diào)整、高光通量光譜儀的應(yīng)用提高漫反射鑒定精確度。

（4）紅外光譜技術(shù)對于翡翠質(zhì)量定量鑒定同樣有依據(jù)性、指導(dǎo)性意義，可以用于透明度評估、結(jié)構(gòu)評估以及裂隙評估等場景，但對于顏色鑒定的幫助不大，實踐中要結(jié)合情況選用。