鈉長石玉與相似玉石在紅外光譜儀下的鑒別特征

楊軍+趙素鵬+李映華+李月

摘 要：寶玉石鑒定的特點是無損鑒定，即在寶玉石不受任何損傷的情況下測試寶玉石的物理、化學特性。除了對寶玉石原料和遇到特殊情況外，不得隨意進行損傷性測試。雖然有經驗的寶石學家和從業人員憑肉眼便可對某些寶石鑒別，但在多數情況下，尤其是對一些外觀極相似的寶玉石，仍需要借助放大設備和某些常規儀器檢測寶玉石的物理、化學等各項特征，從而予以正確的名稱。重點闡述了鈉長石玉的寶石學特征、鈉長石玉與相似玉石在紅外光譜儀下的鑒別特征。

關鍵詞：鈉長石玉；寶石學特征；紅外光譜儀；玉石

中圖分類號：P619.281 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.24.008

鈉長石玉，英文名稱為albite jade，俗稱“水沫子”，是近年來才被發掘的新品種。其特點是水頭好，常帶有藍或綠色飄花，外觀看上去十分漂亮，貌似飄花玻璃種翡翠。目前，由于翡翠資源匱乏，水沫子的形質具備寶石美麗、稀少、耐久的特征，逐漸被人們接受和喜愛。

1 鈉長石玉的寶石學特征

對鈉長石玉外觀進行觀察，其光澤一般是油脂至玻璃，顏色有灰白、灰綠白、灰綠、白色、無色等，為半透明到透明；內部常含有一些不透明的白色團狀物，稱為“白腦”。在對樣品的測試中用到的常規儀器有10倍放大鏡、寶石顯微鏡、折射儀、偏光鏡、二色鏡、分光鏡、紫外燈和天平等，以及一些大型儀器，比如Χ射線衍射儀、紅外光譜儀和拉曼光譜儀等，從而對樣品進行多方面、多角度的分析測定。

1.1 常規儀器測試

1.1.1 折射率

在國標中，鈉長石玉的折射率為1.52～1.54，點測法測量常為1.52～1.53.在實驗過程中，用折射儀對“鈉長石玉”的半成品進行多次測量，采用點測法測定，結果為1.52～1.54，平均為1.53.

1.1.2 偏光鏡

用偏光鏡觀察不同的鈉長石玉樣品（樣品都為半透明），由于其為多晶質礦物集合體，任何位置上總有部分小晶粒是非均質體，消光位置不同，所以，在視域下始終保持全亮。

1.1.3 分光鏡

用分光鏡對幾塊鈉長石玉樣品進行觀察，未能見到特征吸收光譜。

1.1.4 紫外熒光燈

利用紫外熒光燈對不同的鈉長石玉樣品進行熒光觀察，未見到紫外熒光。

1.1.5 查爾斯濾色鏡

鈉長石玉在查爾斯濾色鏡下不變色。

1.1.6 密度

在國標中鈉長石玉的密度為2.60～2.63 g/cm3，利用靜水力學法對鈉長石玉樣品進行密度測定，其密度值為2.578～2.856 g/cm3，平均值為2.673 g/cm3。

1.1.7 硬度

采用刻劃對比的方法對鈉長石玉的相對硬度進行了測定，用瑪瑙、玻璃、黑耀巖及翡翠分別與鈉長石玉進行刻劃對比。瑪瑙、玻璃、黑耀巖、翡翠的硬度分別為6.5，5.5，5，6.5～7.研究發現，鈉長石玉易被翡翠劃出痕跡，也能夠被瑪瑙刻劃出輕微的痕跡，這說明其硬度略小于瑪瑙；用鈉長石玉去刻劃玻璃和黑耀巖，均能其上留下輕微劃痕，這說明硬度略大于玻璃等物質，因此，鈉長石玉的摩氏硬度為6左右。

1.1.8 其他

鈉長石玉顏色多樣，有灰白、灰綠白、灰綠、白色、無色等，光澤為油脂至玻璃光澤，呈參差狀斷口，具有{001}完全解理。但這些只能在鑒定中起輔助作用，通常寶石鑒定是無損鑒定，對于寶石成品不采用破壞測試手段。

1.2 鈉長石玉的礦物學特征

通過偏光顯微鏡對鈉長石玉樣品的觀察，發現其主要礦物成分為鈉長石，其次有少量輝石礦物和閃石類礦物。巖石的總體結構為粒狀變晶結構，局部為斑狀變晶結構。

鈉長石含量在90%左右，半自形或他形粒狀，無色透明，低負突起，干涉色1級灰白。解理有些發育，有些不發育，聚片雙晶在大部分薄片中不發育，在少數薄片中發育。此外，在少數薄片中可見到兩個世代的鈉長石，第一世代鈉長石呈半自形斑晶形式出現，粒度較粗，一般在1～3 mm；第二世代鈉長石，粒度較小，多呈他形，一般為0.01～0.1 mm。由此可見，存在第二世代細粒鈉長石呈細脈或網脈狀穿插交代第一世代粗粒鈉長石的現象。

輝石類含量很少，占2%～5%，薄片中無色，呈粒狀或短柱狀，自形或半自形，中一高正突起，解理發育，可見典型的兩組正交的輝石型解理，干涉色為二級藍綠或黃綠，有時可達三級，肉眼所見的“白腦”在鏡下均為輝石，其粒度為0.02～1 mm，具體種屬在鏡下難以確定。

閃石類含量較少，占5%～8%，薄片中呈無色、淺黃綠、淺褐黃、淺藍色等，中正突起。晶體形態有兩類，一類為柱狀，多色性不明顯，自形或半自形，可見典型的閃石型兩組斜交的菱形解理，干涉色為二級黃、藍綠，其粒度為0.02～0.8 mm；另一類為針狀或毛發狀，有時集合成放射狀，呈淺藍色，具強多色性，干涉色為二級黃綠。閃石類礦物是此類玉種“ 飄藍花”的主要原因。

對鈉長石玉樣品中做Χ光衍射分析，結果顯示，淺色部分主要為典型的鈉長石。取鈉長石玉樣品中的“白腦”部分做Χ光衍射分析，結果顯示主要為硬玉；取鈉長石玉標本中的深色部分粉末做Χ光衍射分析，結果顯示主要為鎂鈉鐵閃石。

2 紅外光譜儀

紅外光譜分析寶石礦物的原理是物質的分子在紅外線的照射下，吸收與其分子振動、轉動頻率一致的紅外光，利用物質對紅外光區電磁輻射的選擇性吸收對珠寶玉石的組成或結構進行定性或定量分析。主要方法有直接透射法、直接反射法、顯微紅外光譜法、粉末透射法。

在紅外光譜分析中，波數400～4 000 cm-1（波長2.5～25 μm）的中紅外區域是寶石學應用和研究最廣泛的光譜區域。通常將中紅外區再細分為兩個區，即基團（官能團）頻率區和指紋區。1 500～4 000 cm-1為基團頻率區，該區出現的特征紅外吸收譜帶只與特定基團振動有關，而與該基團所在的物質無關，通常用于鑒別寶石中可能存在的基團。400～1 500 cm-1為指紋區，指紋頻率不是起源于某個基團的振動，而是由整個分子或分子的一部分振動產生的，與分子的結構有關的結構不同的分子，顯示不同的紅外吸收譜帶。因此，可以通過特定的紅外圖譜來識別特定的分子結構，從而鑒定寶石品種。

所用的實驗儀器如下：

型號：VARIAN 640IR

光譜范圍：375～7 800 cm-1

分辨率：優于1 cm-1和0.7 cm-1（未切趾）

波數精度：<0.01 cm-1

配備30°漫反射附件

3 在紅外光譜儀下的鑒別

在當今的玉石市場上，經常會見到各種各樣的仿冒翡翠玉石，鈉長石玉便是其中一個，必須加以識別。目前，因鈉長石玉美麗的外觀以及所具有的寶石學特征，市場前景十分樂觀，因此，我們應對其加以重視。在這里主要討論利用紅外光譜儀鑒定。市場上較為常見、易與鈉長石玉混淆的品種有翡翠、軟玉、符山石、獨山玉、石英巖、蛇紋石玉等。

3.1 鈉長石玉

圖1為用紅外反射法對樣品進行測試的圖譜，鈉長石的紅外特征譜帶位于1 150 cm-1、1 090 cm-1、1 033 cm-1、990 cm-1、784 cm-1、758 cm-1、740 cm-1、720 cm-1、640 cm-1、604 cm-1、584 cm-1、526 cm-1、470 cm-1、460 cm-1、420 cm-1、395 cm-1、383 cm-1、372 cm-1、333 cm-1波數。如圖1可見，樣品的特征吸收峰位于1 145 cm-1、1 086 cm-1、1 038 cm-1、1 003 cm-1、785 cm-1、719 cm-1、649 cm-1、599 cm-1、534 cm-1、479 cm-1、418 cm-1波數，與標準圖譜的峰值大致相同。其中，1 086 cm-1、1 145 cm-1屬于Si-O的伸縮振動，1 003 cm-1、1 038 cm-1屬于Si（Al）-O的伸縮振動，785 cm-1屬于Si-Si的伸縮振動，719 cm-1屬于Si-Al（Si）伸縮振動，599 cm-1、649 cm-1屬于O-Si（Al）-O的彎曲振動，479 cm-1、534 cm-1是O-Si-O彎曲振動與Na-O伸縮振動之耦合，418 cm-1屬于Si-O-Si的彎曲振動。

3.2 翡翠

3.2.1 翡翠的化學成分

純凈的硬玉的化學成分可用化學式 NaAl（Si206）來表示，但天然產出的翡翠中的硬玉常含有少量的能導致翡翠產生顏色的雜質元素，比如 Fe、Cr、Mn等過渡元素。組成白色翡翠中硬玉化學成分非常純凈，接近于上述的理想化學式，其各種化學元素的含量（WB%）為：Na2 O為15.4、A12O3為25.2、Si02為59.4.但天然產出的硬玉常含有多種雜質元素或固溶體成分，含量較高的常見的雜質元素為Ca、Mg、Fe、Cr。其中，Ca、Mg、Fe 可看作為綠輝石的化學成分，Cr可看作為鈉鉻輝石的化學成分，鉻含量高的硬玉，可以看成鈉鉻輝石與硬玉形成的固溶體；Ca、Mg、Fe 含量高的硬玉，可以看成綠輝石與硬玉形成的固溶體。

3.2.2 翡翠的紅外光譜

翡翠的紅外光譜圖如圖2所示。

在圖2中，樣品的紅外反射光譜位于1 081 cm-1、950 cm-1、850 cm-1、662 cm-1、586 cm-1、529 cm-1、468 cm-1、431 cm-1吸收峰即如圖3中樣品位于的1 162 cm-1、1 077 cm-1、969 cm-1、848 cm-1、584 cm-1、525 cm-1、470 cm-1、429 cm-1吸收峰基本是一致的，該吸收譜帶是組成翡翠的主要礦物的伸縮和彎曲振動。1 077 cm-1、1 081 cm-1、1 162 cm-1屬于Si-O-Si的非對稱伸縮振動，950 cm-1、969 cm-1屬于O-Si-O的非對稱伸縮振動，848 cm-1、850 cm-1屬于O-Si-O的對稱伸縮振動，584 cm-1、586 cm-1、662 cm-1屬于Si-O-Si的對稱伸縮振動，468/ cm-1、470 cm-1、525 cm-1、529 cm-1屬于Si-O的彎曲振動，4 429 cm-1、431 cm-1屬于Na-O的彎曲振動。

圖4中樣品的紅外透射光譜吸收峰位于2 503 cm-1、2 705 cm-1、2 845 cm-1、2 920 cm-1，這是正常翡翠表面常有的石蠟的C-H伸縮振動吸收譜帶。圖5中樣品的紅外透射光譜形成2 323 cm-1、2 424 cm-1、2 485 cm-1、2 538 cm-1、2 591 cm-1波數的吸收峰，呈手指形狀，反映樹脂膠中苯中苯環上C-H鍵的振動吸收。這是因B貨翡翠對紅外光的吸收更為強烈時，除了指狀峰外其他的峰系都消失了，并在透過區變窄。

3.3 軟玉

3.3.1 軟玉的化學成分和礦物組成

軟玉是由纖維狀的透閃石或含鐵透閃石、陽起石微晶為主的集合體，由于組成的礦物顆粒細小，且相互交織成毛氈狀的結構，因此，韌性較強。透閃石是一種含水的鈣鎂硅酸鹽，其化學成分為Ca2Mg5（Si4O11）2（OH，F）2，其中的Mg2+被Fe2+替代后，會形成陽起石[Ca2（Mg，Fe）5（Si4O11）2（OH，F）2]，純凈的透閃石無色，如含有少量的Fe2+則會產生不同色調的綠色。陽起石為草綠一灰綠色。

3.3.2 軟玉的紅外光譜圖

圖6為樣品的紅外反射光譜圖，其吸收峰位于1 040 cm-1、997 cm-1、916 cm-1、759 cm-1、682 cm-1、544 cm-1、511 cm-1、458 cm-1、413 cm-1波數，與透閃石的標準紅外譜圖相似。1 040 cm-1波數的譜帶歸屬Si-O-Si的非對稱伸縮振動，997 cm-1波數的譜帶歸屬O-Si-O的對稱伸縮振動，916 cm-1屬于Si-O對稱伸縮振動，682 cm-1、759 cm-1屬于Si-O-Si的對稱伸縮振動，458 cm-1、511 cm-1、544 cm-1屬于Si-O的彎曲振動，413 cm-1屬于M-O的晶格振動（M代表不同的陽離子）。

3.4 符山石

3.4.1 符山石的礦物組成

符山石是一種復雜的硅酸鹽[Ca10Mg2Al4（Si2O7）2（SiO4）5（OH）4]， 符山石玉的礦物成分主要是符山石和鈣鋁榴石。

3.4.2 符山石玉的紅外光譜

符山石玉的紅外光譜圖如圖7所示。

圖7樣品的紅外反射光譜的峰位分別為1 032 cm-1、967 cm-1、917 cm-1、606 cm-1、572 cm-1、494 cm-1、441 cm-1、412 cm-1波數，該峰值與符山石的紅外標準光譜峰值基本一致。其中，917 cm-1、967 cm-1、1 032 cm-1吸收峰可歸屬為Si-O-Si非對稱伸縮振動，494 cm-1、572 cm-1、606 cm-1吸收峰則屬于Si-O彎曲振動，而412 cm-1、441 cm-1屬于M-O的伸縮振動（M代表不同陽離子）。一般情況下，符山石在630～730 cm-1范圍會出現Si-O-Si的橋伸縮振動的鋁吸收帶，且伸縮振動的頻率變化與Si-O-Si橋的鍵角有關，鍵角越大，頻率越高。

3.5 獨山玉

3.5.1 獨山玉的化學成分和礦物組成

獨山玉的礦物組成主要為斜長石（NaAlSi3O8-CaAl2Si2O8）和黝簾石（Ca2Al3Si3O12OH），斜長石含量為20%～40%，黝簾石含量為50%～70%. 其次為輝石，含鉻綠泥石或鉻云母、綠簾石、黑云母和少量的陽起石、方解石和絹云母等礦物。由于獨山玉組成礦物的種類和含量變化都較大，所以，獨山玉的化學成分和物理性質也不固定。

3.5.2 綠色獨山玉的紅外光譜

獨山玉的紅外反射光譜圖如圖8所示。

圖8中樣品的紅外反射光譜的峰位分別為1 149 cm-1、1 021 cm-1、940 cm-1、755 cm-1、725 cm-1、625 cm-1、587 cm-1、540 cm-1、455 cm-1。其中，940 cm-1、1 021 cm-1、1 149 cm-1屬于非對稱伸縮振動，540 cm-1、587 cm-1、625 cm-1、725 cm-1、755 cm-1屬于O-Si-O的伸縮振動，而455 cm-1屬于O-Si-O的彎曲振動。

3.6 石英巖

圖9中樣品的紅外反射光譜吸收峰位于1 205 cm-1、1 092 cm-1、800 cm-1、780 cm-1、689 cm-1、542 cm-1、490 cm-1波數，它與標準圖譜的吸收峰1 170 cm-1、1 080 cm-1、800 cm-1、782 cm-1、698 cm-1、513 cm-1、462 cm-1的波數相似。1 092 cm-1、1 205 cm-1屬于Si-O的非對稱伸縮振動，689 cm-1、780 cm-1、800 cm-1屬于Si-O-Si的對稱伸縮振動，490 cm-1、542 cm-1屬于Si-O的彎曲振動。

3.7 蛇紋石玉

3.7.1 蛇紋石玉的礦物組成特點

蛇紋石玉的礦物成分以蛇紋石為主，含有數量不等的透閃石、滑石、方解石、磁鐵礦、硫化物等次要礦物。蛇紋石是一種含水的鎂質硅酸鹽，化學式為Mg3Si2O5（OH）4，其中，Mg常會被Fe、Ni、Mn、Cr、Al等替代，F-則可替代結構中的OH-。當這些雜質元素含量高時，可形成不同的變種，并產生物理性質的變化，比如顏色等。蛇紋石是一

種典型的熱液蝕變的礦物，蛇紋石玉主要與強烈蛇紋石化的大理巖、超基性巖有關。

3.7.2 蛇紋石玉的紅外光譜

蛇紋石玉的紅外反射光譜圖如圖10所示。圖10中樣品的紅外反射光譜的峰位分別為1 048 cm-1、670 cm-1、560 cm-1、482 cm-1。在1 048 cm-1應為Si-O-Si的非對稱伸縮振動，在400～704 cm-1范圍內，670 cm-1吸收峰為Si-O-Si的對稱伸縮振動，560 cm-1吸收譜帶歸屬為Mg-O晶格振動模式，482 cm-1吸收譜帶歸屬為Si-O的彎曲振動。

3.8 紅外吸收譜帶的比較

鈉長石玉與相似玉石的紅外特征譜帶比較結果如表1所示。

4 結束語

本文重點介紹了鈉長石玉與相似玉石在紅外光譜儀下的鑒別特征。玉石品種繁多，每一種玉石有不同的顏色、質地以及變化的物理性質及化學組成，所以，在實際鑒定工作中，要注重經驗的積累和對各種常規儀器的靈活運用，結合紅外光譜儀對鑒定結果進行精準定論。

參考文獻

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〔編輯：張思楠〕