兩種藍白色寶石材料的寶石學特征對比研究

摘要：對外觀相似的兩種藍白色寶石材料針鈉鈣石和玻璃進行了各項測試和對比研究，得出針鈉鈣石位于1060cm-1附近的紅外光譜吸收高峰、化學成分中Al、Zn元素的缺失和Mn元素的存在是其區別于玻璃的本質特征。

關鍵詞：針鈉鈣石；海紋石；玻璃

海紋石（Larimar）以其美麗的藍白色紋理得名，市面上又稱“拉利瑪”、“拉力瑪”等，是多米尼加共和國國石。Larimar 的名字來自發現者Méndez女兒的名字Larissa和代表西班牙海水單詞mar的組合[1]。目前，盡管我國國內有不少研究該類寶石材料的文獻[2][3][4]，還是有很多人不知道海紋石是什么材料，常將其認作藍白色玻璃。為厘清兩種寶石材料的性質差異，本文對包括一件海紋石（Larimar）和兩件藍白色玻璃材料進行了對比研究。

樣品來自深圳珠寶市場，為判斷樣品種屬，對三件樣品分別進行了折射率測試和紅外光譜測試。

一.種屬判斷

（一）寶石學特征

外觀上三件樣品都是藍白色系。其中，樣品S1半透明，綠藍色，表面分布水波狀無色和白色條紋，背面有少量黑色點狀礦物。樣品S2不透明，淡藍色，顏色對比其它樣品偏暗。樣品S3亮線處半透明，其余部分不透明，明亮的天藍色，弧面最中間有白色亮線，具貓眼效應。由于外觀相似，對所有樣品進行了折射率測試。樣品S1折射率點測值1.60，與海紋石（藍色針鈉鈣石）一致。樣品S2、S3折射率點測值為1.52，與玻璃類似。

（二）、紅外光譜測試

為進一步驗證折射率觀察結果，明確樣品種屬，對三件樣品分別進行了紅外光譜測試。采用尼高力（Nicolet）IS10紅外光譜儀測試了樣品的紅外光譜。測試條件：利用漫反射附件，掃描次數32，分辨率8cm-1，增益1，范圍2000-400cm-1。

紅外光譜測試比對結果顯示，樣品S1紅外吸收光譜與針鈉鈣石的紅外光譜圖一致，確定為針鈉鈣石。樣品S2、S3比對結果為玻璃。

樣品S1紅外吸收光譜測試結果表明，1384cm-1為海紋石中OH的彎曲振動吸收峰，1060cm-1，993cm-1，964cm-1，923cm-1的振動吸收峰應由Si-O-Si的不對稱伸縮振動產生，680cm-1，640cm-1，518cm-1的振動吸收峰為Si-O-Si的對稱伸縮振動引起，而472cm-1，409cm-1的振動吸收峰應歸因于Si-O-Si的彎曲振動[2]。

樣品S2、S3紅外光譜測試結果分析表明，非結晶態玻璃中Si-O鍵的伸縮振動分別導致了紅外光譜中1071cm-1和1043cm-1單吸收峰。

紅外光譜位置對比表明，針鈉鈣石由Si-O-Si的不對稱伸縮振動產生的位于1100-900cm-1的振動吸收峰從本質上區別于非結晶態玻璃中Si-O鍵的伸縮振動產生的1071cm-1、1043cm-1單吸收峰。

二.對比研究

（一）化學成分對比

三件樣品顏色相似，為深入探討其化學成分和顏色成因差異，采用德國布魯克（Bruker）AXS公司生產的S4 Explorer X射線熒光光譜儀對樣品化學成分進行了分析。測試條件：fast-Va8，半定量，全部元素測定，采用HS（高靈敏度）譜線，真空模式，30秒/譜線，準直器為8mm。

測試結果表明，樣品S1主要化學成分為Si、Ca和Na，另含有微量的Al、Fe、Mn元素，和針鈉鈣石的化學成分基本吻合。

根據R E Woodruff等人的研究，Cu是藍色針鈉鈣石的主要致色元素，但是樣品S1中未能檢測到微量元素Cu。Ca的大比例存在代表了樣品中的方解石（CaCO3）礦物，方解石為白色，說明樣品檢測到的是海紋石中的白色的部分。方解石的存在表明標本可能產生于金伯利巖[2]。

樣品S2、S3主要化學成分Si的含量高，說明石英（SiO2）是其主要組成礦物成分。與樣品S1對比，Si、Na、Al元素百分數提高，Ca元素百分數降低。微量元素方面，S2、S3中微量元素有Fe、Ti、Mg、K、Ba、Cu、S、As、Pb、Zr、Zn、Sr、Mn等，元素種類明顯增多。其中，Fe、Ti、Cu等微量元素都可以讓其呈現藍色。微量元素方面，樣品S1中的Mn元素含量是樣品S2的2倍多。樣品S3不含Mn，但含有Cu元素。

（二）、內部結構對比

樣品S2、樣品S3肉眼觀察特征與樣品S1類似。尤其是樣品S3，具有白色的貓眼效應的眼線，和樣品S1表面水波紋狀的白色條紋極為相似。為進一步分清兩者的差異，對樣品進行了放大觀察和掃描電鏡觀察。結果表明，兩種材料從內部結構方面存在差異。藍色針鈉鈣石結構致密，含有顯微片狀物；樣品S2具有粒狀結構，在局部小范圍內形成層狀構造；樣品S3具有大量定向排列的短管狀包裹體，是樣品具有貓眼效應的根本原因。繼續放大至10k×，可見清晰的直徑不到2μm的管狀包裹體及管狀破裂形成的破口。

三、結論

通過對外觀相似的兩種藍白色寶石材料海紋石和玻璃的各項測試和對比研究，得出海紋石與玻璃通過折射率可區別開來。海紋石位于1060cm-1附近的吸收峰、化學成分中Al、Zn元素的缺失和Mn元素的存在是其區別于玻璃的本質特征。

參考文獻：

[1]Larronde，Suzanne Murphy.romancing the stone[J].Americas，Vol.59 Issue 4，p5-5.2/3p，Jul/Aug2007，

[2]鄭晨，尹作為等，“海紋石"的礦物學及譜學特征研究，光譜學與光譜分析[J]，第33卷，第7期，2013年7月

[3]汪建明，一種稀少的寶石——藍色針鈉鈣石[J]，地質學刊，第34卷，第3期，2010年3月

[4]謝意紅，多米尼加藍色寶石Larimar 的寶石學研究[J]，寶石和寶石學雜志，第12卷第2期，2010年6月

作者簡介：楊滿珍，女，湖北應城，1977年4月生，碩士研究生，研究方向：寶石礦物材料學。