珊瑚成分結(jié)構(gòu)特點研究(上)①

馮亮,盧慧,張倩怡

(1.天津市地質(zhì)礦產(chǎn)測試中心,天津300191;2.中國地質(zhì)大學珠寶檢測中心,廣東深圳518020; 3.陜西國際商貿(mào)學院珠寶學院,陜西西安,712046)

珊瑚成分結(jié)構(gòu)特點研究(上)①

馮亮1,盧慧2,張倩怡3

(1.天津市地質(zhì)礦產(chǎn)測試中心,天津300191;2.中國地質(zhì)大學珠寶檢測中心,廣東深圳518020; 3.陜西國際商貿(mào)學院珠寶學院,陜西西安,712046)

文章通過紅外光譜儀、激光誘導等離子體擊穿光譜儀(LIBS)、環(huán)境掃描電子顯微鏡等大型儀器對珊瑚樣品進行測試分析對比,確定樣品的基本性質(zhì)及成分、結(jié)構(gòu)的特點。結(jié)果顯示,珊瑚主要成分為方解石和烴類有機物,橫切面同心狀結(jié)構(gòu)與放射狀結(jié)構(gòu)交替出現(xiàn),方解石呈層狀排列,底部有機物及無機物粒度均比樣品頂部大。

珊瑚;成分;結(jié)構(gòu)

1 引言

珊瑚作為生物成因的一種有機寶石,是珊瑚蟲吸收大海的精華生長成的海中瑰寶,具有稀有、美麗等特質(zhì),是值得珍藏的寶石之一。

珊瑚中含有多種藥物成分,并且某些珊瑚骨骼在人類骨骼康復治療中有重要作用,因此,在醫(yī)學上的研究較多。在寶石學上,珊瑚的鑒定、顏色成因等通常作為研究目的,而對其結(jié)構(gòu)特點的研究卻并不多見[1,7]。

筆者測試的珊瑚為表皮染成紅色的一種鈣質(zhì)型珊瑚,其質(zhì)地堅韌,呈樹枝狀。取珊瑚樣品的頂部和底部的橫截面,利用紅外光譜儀、激光誘導等離子體擊穿光譜儀(LIBS)、偏光顯微鏡、環(huán)境掃描電子顯微鏡進行測試分析,得到珊瑚成分及結(jié)構(gòu)等方面的特征。

2 實驗樣品的基本特征

實驗所用樣品為表皮染成紅色的珊瑚枝。

珊瑚枝原長為14.5cm,樹枝狀,表面有很清晰的彎曲縱紋。

圖1中五顆小樣品均取自上面的珊瑚枝。左邊的三個樣品為W4、W3、W1,取自珊瑚的頂部;右邊兩個Z3、Z1,取自珊瑚的底部。

圖1 珊瑚枝及樣品Fig.1 The coral branch and samples

3 樣品成分分析

3.1 激光誘導等離子體擊穿光譜儀定性測試

樣品的測試位置均為珊瑚樣品的橫截面,未觸及表皮,因此表皮的染色處理對測試結(jié)果無影響。

LIBS測試結(jié)果:樣品含有的元素有Ca、Mg、C、Na、Sr,以Ca、Mg元素為主,且W1、Z1樣品化學成分一致。

圖2 W1樣品的LIBS測試光譜Fig.2 LIBS spectrum of sample W1

圖3 Z1樣品的LIBS測試光譜Fig.3 LIBS spectrum of sample Z1

3.2 傅里葉變換紅外光譜儀測試

本次測試采用的是KBr粉末壓片法。為了避免表皮染色對測試的影響,避開Z1、W1樣品表皮位置,取一定量樣品,制成粉末,與KBr按照1∶100的比例混合,再研磨成極細的粉末并置入壓片機中壓成透明的薄片。

圖4 W1、Z1樣品的紅外光譜圖Fig.4 Infrared spectrogram of samples W1 and Z1

對紅外光譜譜圖(圖4)分析,1080.2 cm-1、715.2 cm-1、872.8cm-1說明有方解石和球方解石的吸收峰,由此可以確定實驗樣品為方解石型的珊瑚,非文石型。3440.1 cm-1吸收峰是碳酸鈣和有機物醇糖的吸收峰的疊加,2511.1 cm-1為有機物的吸收峰。W1中的2880.2 cm-1和Z1的2884.3 cm-1為烴類有機物存在的吸收峰[2],[3]。

通過紅外譜圖對比分析可知,該珊瑚樣品底部和頂部的成分基本一致,同處吸收峰的吸收強度略有不同。

4 樣品結(jié)構(gòu)分析

4.1 偏光顯微鏡下薄片觀察

兩個薄片分別取自樣品頂部橫截面和底部橫截面,取自頂部薄片為W2,取自底部薄片為Z2。

觀察薄片樣品中的方解石的排列結(jié)構(gòu)為同心齒輪環(huán)狀和放射狀結(jié)構(gòu),中心顏色較淡。

圖5和圖6分別為W2、Z2薄片同心結(jié)構(gòu)中心在偏光顯微鏡下觀察到的單偏光圖片,可見其中心均呈放射狀結(jié)構(gòu)。

圖5 W2偏光顯微鏡照片F(xiàn)ig5 Polarizing microscope image of W2

圖6 Z2偏光顯微鏡照片F(xiàn)ig.6 Polarizing microscope photos of Z2

圖7和圖8分別為W2、Z2薄片放大到100倍下所觀察到的顯微結(jié)構(gòu)。均可見方解石顆粒,排列相對比較整齊。

圖7 W2放大100倍Fig.7 Image of W2 magnified by 100 times

圖8 Z2放大100倍Fig.8 Image of Z2 magnified by 100 times

以下四張圖片為W2、Z2薄片放大到500倍所觀察到的形貌。

圖9 W2放大500倍照片F(xiàn)ig.9 Image of W2 magnified by 500 times

圖10 Z2放大500倍照片F(xiàn)ig.10 Image of Z2 magnified by 500 times

圖11 W2放大500倍照片F(xiàn)ig.11 Image of W2 magnified by 500 times

圖12 Z2放大500倍照片F(xiàn)ig.12 Image of Z2 magnified by 500 times

通過對以上偏光顯微鏡下的圖片對比分析,W2樣品薄片中方解石顆粒均大于Z2,方解石與方解石之間的物質(zhì)顏色與方解石不同,推斷可能是有機物或者無機物。

(下期續(xù)完)

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Research of Characteristics of Coral Composition and Structure

FENG Liang1,LU Hui2,ZHANG Qian-yi3
(1.Tian Jin Geological Mineral Testing Center,Tianjin,300191; 2.Gem testing Center of China University of Geosciences,ShenZhen,Guangdong,518020; 3.Shaanxi Institute of International Trade And Commerce,Xi'An,Shaanxi 712046,China)

This article confirms the basicproperty and the characteristic of the composition and structure of the coral samples by giving a test and analysis and comparative analysis to them through large-scale instrument such as infrared spectrometer,laser induced plasma breakdown spectrometer(LIBS),environmental scanning electron microscope(ESEM). The result shows that the major components of coral are calcite and Hydrocarbon organics.Concentric structure and radial structure have their presence alternately in the cross section.The calcite is in a layered arrangement and both of the organic and inorganic grains at the bottom are coarser than those at the top.

coral;composition;structure

TS933

A

1673-1433(2014)02-0050-05

2014-06-28

馮亮(1984—),男,國家注冊珠寶玉石質(zhì)量檢驗師(CGC),天津市地質(zhì)礦產(chǎn)測試中心助理工程師。研究方向:珠寶鑒定與評估。E-mail:287454370@qq.com