水晶中一種橙色礦物包裹體的鑒定及其研究意義

魏進國

摘? ?要：水晶中含有豐富的包裹體，它的存在提升了水晶的研究性、觀賞性和收藏性，搞清水晶中包裹體的種類可以為水晶的成因、產地和收藏提供積極地指示意義。近期筆者在東海水晶市場購得一種含有橙色礦物包體的水晶，無色透明的水晶中間包裹著多粒橙色礦物，周圍還有形成過程中炸裂造成的“爆花”，看起來非常賞心悅目，具有很高的收藏性和觀賞性，但對于橙色礦物包體的種類卻是眾說不一，為了搞清該礦物的成分，筆者利用顯微共聚焦拉曼光譜儀、紅外光譜儀和其它常規寶石鑒定儀器對其進行了鑒定研究。

關鍵詞：水晶? 包裹體? 鑒定

中圖分類號：P619? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）01（b）-0096-03

水晶是人類最早利用的非金屬礦物之一。 它的化學成分為SiO2，氧和硅是地殼中儲量最多的兩種元素，因此水晶的產量很大，世界上許多國家都盛產水晶，如巴西、烏拉圭、中國東海等地。“物以稀為貴”是寶石的屬性之一，水晶因此而被劃歸為中低檔寶石。普通水晶制品的價格不高，而近年來由于收藏的盛行，內含包裹體的觀賞水晶異軍突起，售價數百至數萬元不等， 水晶內部形態各異的包裹體為人們增添了空間和時間的想象，有學者曾說過“水晶晶體內部有一個奇妙的礦物世界，是一個豐富多彩的礦物博物館”。因此，對水晶內含物的研究，有助于對水晶的賞析和鑒別，也為蓬勃發展的水晶收藏市場經濟注入科學性，使其健康穩定的發展。

1? 測試樣品

本文測試的樣品為一透明的含有多個橙色礦物包體的樣品見圖1。圖2和圖3為水晶內部橙色包體在放大50倍條件下的圖片。

2? 常規寶石學特征

外觀描述：無色略帶煙色、玻璃光澤、透明;光性特征：非均質體，一軸晶正光性，內部橙色包裹體在偏光鏡色轉動360°無明暗變化;密度：2.66g/cm3;折射率：1.54（點測）;多色性：無;紫外熒光：無;吸收光譜：不特征;摩氏硬度：7;放大檢查：內部含多個橙色礦物包體，包體呈菱形十二面體和四角三八面體的聚型。由以上數據可得出結論，此樣品無色透明部分的材質為：水晶。內部橙色包裹體為等軸晶系的均質體。

3? 紅外光譜測試

3.1 紅外光譜的測試原理

紅外輻射在電磁波中的位置是波長1μm到1000μm，常用單位為nm、μm，波數單位為cm-1。當物質的分子受到輻射，紅外線的能量與物質分子的振動或轉動能量的數量級相當時，分子即吸收輻射能由低能態躍遷到高能態，發生能級躍遷，從而造成某些特定波長的紅外輻射被分子吸收，將透過物質（或從物質表面反射）的紅外輻射用單色器予以色散，再按波長或波數依次排列，并測出各波長或波數處的輻射強度，即得到了紅外光譜。

根據紅外輻射的波長可將其分為近、中、遠三個區。近紅外區波長范圍為0.78μ～2.5μm，波數范圍為12820cm-1～4000cm-1，主要反映倍頻與合頻光譜。中紅外區：波長范圍為2.5μm～25/μm，頻率范圍為4000～400cm-1。它涉及分子的基頻振動吸收，是物質結構和組成成分分析的重要區域，不同的分子或基團都有自己的特征能級，從而就有各自的特征光譜。根據光譜即可鑒定寶石種類或大類。遠紅外區：波長范圍為25～1000pm，波數范圍為400～10cm-1。它涉及分子的純轉動能級躍遷、晶體的晶格振動等，在寶石學中應用極少。

3.2 測試結果

本實驗對樣品進行了紅外光譜測試，測試儀器為Nicolet? iS5傅里葉紅外光譜儀，測試條件為：分辨率? ? ?4cm-1，掃描次數32，測試方法分別為反射法和直接透射法。測試結果見圖4、圖5，由圖4可以看出1158.52cm-1、819.98cm-1、791.52cm-1、706.71cm-1、567.57cm-1峰為水晶的特征吸收峰，圖5中3594.77cm-1和3481.30cm-1處的吸收峰表明該樣品為天然水晶。

4? 拉曼光譜測試

4.1 拉曼光譜的測試原理

拉曼光譜與紅外光譜一樣，都能提供分子振動頻率的信息，但其物理過程卻不同。拉曼效應為散射過程，為發射譜。拉曼散射是研究分子結構的一種重要方法，可以迅速定出分子振動的固有頻率，從而幫助判斷分子的對稱性、分子內部作用力的大小及一般分子動力學的性質。應用到寶石鑒定與研究中，在激光、高倍數顯微鏡和高精度分析儀的幫助下，它可以為寶石學家提供小至lprn的包裹體信息。因此，這種方法具有不能取代的獨到之處，能無損快速鑒定寶石及其內部包裹體和填充物。

4.2 測試結果

拉曼光譜技術是目前無損的條件下研究珠寶玉石內部包裹體成分的最有效的手段，本實驗利用美國熱電的DXR激光顯微共聚焦拉曼光譜儀對該樣品的表面和橙色包裹體分別進行了測試，測試條件為：激發光源波長：780nm，激光能量：24πw，光闌：25μm，光柵：400lines/nm，分辨率：2.4～4.4cm-1，光斑尺寸：3.1衸;物鏡：MPlan 10X/0.25;采用了自動曝光，S/N：500，最大采集時間：10s，測量范圍：50～2000cm-1。

圖6為該樣品表面的拉曼譜圖，1200～1000cm-1屬 Si-O 非對稱伸縮振動; 800～600cm-1屬 Si-O-Si 對稱伸縮振動; 600～300cm-1屬Si-O彎曲振動，通過對比分析確定此樣品表面材質為水晶。

圖7中紅色圖譜為樣品表面的拉曼圖譜，藍色圖譜為聚焦在樣品內部橙色包裹體部位的拉曼譜圖，由于周圍物質的影響，我們對其進行了差譜的處理，結果為圖8，忽略差譜過程中由于拉曼強度不同造成出現負值的現象，通過比對分析，判斷該橙色包裹體為錳鋁榴石。圖9為分析比對的結果。利用同樣的方法我們對橙色包體2也做了測試，差譜后的結果與圖8一致。因此，此樣品中的橙色包體為錳鋁榴石。

5? 結論和研究意義

5.1 結論

通過對該樣品的研究 、測試、分析，結果表明此樣品為水晶，其內部橙色礦物包裹體為錳鋁榴石。

5.2 研究的意義

（1）天然礦物包裹體的存在證明了此水晶樣品為天然成因，絕非合成品。

（2）各種成因類型的寶石，由于形成的地質環境和物理化學條件不同，捕獲于其中的包裹體類型、組合特征也不一樣。因此，可以根據包裹體推斷寶石的成因。水晶的成因有兩種，一種是偉晶巖和矽卡巖成因，一種是熱液成因，偉晶巖和矽卡巖成因的寶石其包裹體類型比較復雜，通常以流體包裹體和熔體包裹體共存為特征。而熱液成因的寶石是在氣水熱液中形成的，其中流體包裹體最為發育，不見熔體包裹體。由于此水晶內含石榴石包體，因此可以判斷此水晶的成因為偉晶巖和矽卡巖成因。

（3）不同產地的寶石，由于產岀的地質條件和形成環境不同，包裹體特征、類型組合以及固體包裹體種類也存在明顯差別，因此，可以通過寶石中的包裹體研究和對比確定寶石的產地。

（4）為水晶收藏者提供積極的指示意義。

參考文獻

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