粉色-紫紅色白云石的寶石學特征研究

陳能香，陳 嬋，李國貴，曹素巧，盧 焱，張 華

(1.廣東省珠寶玉石及貴金屬檢測中心，廣州 510080；2.成都產品質量檢驗研究院有限責任公司，成都 610100；3.安徽省地質實驗研究所(國土資源部礦產資源監督中心)，合肥 230001；4.深圳市聚芯珠寶有限公司，深圳 518000)

前言

白云石屬于碳酸鹽中的方解石族礦物，方解石族包括的礦物還有：方解石、菱鎂礦、菱鐵礦、菱錳礦、菱鋅礦等。方解石族中除菱錳礦呈玫瑰色外，其它礦物多為無色、白色或灰色。白云石化學成分為CaMg(CO3)2，晶體屬三方晶系的碳酸鹽礦物。白云石的晶體結構與方解石類似，晶形為菱面體，晶面常彎曲成馬鞍狀，聚片雙晶常見，多呈塊狀、粒狀集合體，有時呈多孔狀、腎狀集合體。純白云石為白色，因含其他元素和雜質有時呈灰綠、灰黃、粉紅等色，玻璃光澤。白云石摩氏硬度為3.5～4。比重隨成分中Fe、Mn、Pb、Zn含量的增多而增大。[1-2]常見的白云石多為白色，粉色-紫紅色白云石作為寶石在珠寶市場上相對較少。據前人的研究，在中非銅帶剛果(金)境內發現的堪蘇祁銅鈷礦床中含有碳酸鹽(孔雀石、方解石、白云石、菱鈷礦)、硅酸鹽、氧化物(石英、褐鐵礦、赤鐵礦)、硫化物等，賦存有銅和鈷[3]。近期，筆者在檢測中遇到一種粉紅-紫紅色的樣品，外觀與菱錳礦、薔薇輝石、蘇紀石相似，通過紅外光譜儀初步分析為碳酸鹽類礦物。為了確定該樣品的品種，筆者進行了紅外光譜、X射線粉末衍射分析、X射線熒光光譜、紫外-可見吸收光譜等測試分析，以期為該類樣品的檢測定名提供參考依據。

1 樣品情況

測試樣品由深圳市聚芯珠寶有限公司提供，其中成品5件(編號BYS-1～BYS-5)，原料1件(編號BYSYL-1)，見圖1。樣品呈粉紅-紫紅色，不透明，粒狀結構，質地較粗，部分樣品表面具有干裂、空隙、結核等。BYS-1～BYS-5表面拋光，呈玻璃光澤；BYSYL-1表面未拋光，呈油脂光澤。樣品BYS-1藍色部位可見明顯光澤差異，樣品BYS-2、BYS-4、BYS-5也可見其中明顯的光澤差異，BYSYL-1可見少量黑色、藍色的圍巖礦物。(樣品放大觀察見圖2)

圖1 測試樣品的照片

圖2 樣品的放大觀察照片

2 測試方法

2.1 常規儀器測試

采用中國地質大學(武漢)GIC折射儀測試樣品，得出樣品折射率為1.52～1.66(見表1)，BYSYL-1因表面沒拋光，所以未測試折射率。采用靜水稱重的方法測試樣品，得出樣品的相對密度范圍為2.77～2.87(表1)，對比GB/T 16553-2017《珠寶玉石 鑒定》中白云石的相對密度理論值2.86～3.20[5]，發現樣品BYS-1、BYS-2、BYS-5的密度相對較低，結合樣品放大觀察推測與樣品含有其他礦物有關。采用紫外熒光燈測試樣品，樣品均呈現惰性。把少量冷稀鹽酸滴到樣品原料表面，可見有緩慢氣泡的產生。

2.2 紅外光譜分析

采用Thermo Scientific的Nicolet iS10和Nicolet iN10傅里葉變換紅外光譜儀，使用反射法對樣品采集反射圖譜，溫度分別采用室溫和液氮冷卻的條件，分辨率8，掃描次數16，測量范圍4000～400cm-1、4000～650cm-1。

測試結果顯示，樣品BYS-1～BYS-5、BYSYL-1的粉色、紫紅色部分均具1550～1450cm-1、887cm-1、726cm-1紅外譜峰，對比紅外圖譜發現測試樣品與白云石的紅外譜峰一致[6]，表明樣品的主要礦物成分為白云石。其中樣品BYS-2、BYS-4、BYS-5號還具有1187cm-1、1119cm-1、799cm-1、779cm-1紅外譜峰，對比紅外圖譜發現這一組峰與石英的紅外譜峰基本一致[7]，表明BYS-2、BYS-4、BYS-5號樣品中含有石英礦物。BYS-1號樣品藍色部位具1555cm-1、1465cm-1、1427cm-1、957cm-1、839cm-1等紅外譜峰，對比紅外圖譜發現與藍銅礦的紅外圖譜基本一致，表明BYS-1號樣品藍色部位主要為藍銅礦。[6]

圖3 樣品的紅外光譜圖

2.3 X射線粉末衍射分析

采用德國BRUKER D8 X射線衍射儀，測試條件：Cu靶，電壓40kV，電流40mA，掃描范圍2θ= 5°～70°，掃描步長0.02°，掃描速度10°/min。取少量原料BYSYL-1(粉色部位)研磨成粉末。測試單位為安徽省地質實驗研究所。結果見圖4。

圖4 樣品的X射線粉末衍射圖譜

X射線粉末衍射圖中顯示，樣品在d=2.8873、2.1934、1.8048、1.7872等處為最強衍射峰，與國際標準粉晶衍射數據卡片PDF：36-0426白云石的衍射峰位一致，表明該樣品的主要礦物組成為白云石。此外樣品在d=9.9676、3.1976、2.5401處還有衍射峰，對應為鈉云母，d=3.3289處的衍射峰對應為石英，說明樣品中還含有少量的鈉云母、石英等礦物。

2.4 X射線熒光光譜儀分析

采用Thermo Quant’X型X射線熒光能譜儀對樣品的化學成分進行分析，測試條件為Mid Za，濾光片為Pd Thin，電壓16kV，電流自動，測試時間60s。測試結果顯示，樣品BYS-1～BYS-5、BYSYL-1號的粉色-紫紅色部位顯示明顯的鈣(Ca)、鈷(Co)、鐵(Fe)峰，微弱錳(Mn)峰。樣品BYS-1號藍色部位顯示明顯的銅(Cu)、鈷(Co)、鈣(Ca)峰，微弱鐵(Fe)、錳(Mn)峰。

采用江蘇天瑞的EDX4500H X射線熒光能譜儀對樣品BYSYL-1的粉色部位化學成分進行半定量測定，測試條件：管壓600kV，管流600μA，測試時間80s。測試單位為安徽省地質實驗研究所。元素半定量測試結果見表2。白云石化學成分為CaMg(CO3)2，測試結果中CaO含量為52%，MgO含量為30%，Na2O含量為13.83%，這與白云石的成分相符。其中Co、Mn元素的含量分別為3.17%、0.04%。由此推斷樣品粉色部位主要致色元素為鈷(Co)，藍色部位主要致色元素為銅(Cu)。

圖5 樣品BYS-1粉色部位的X射線熒光光譜圖

圖6 樣品BYS-1藍色部位的X射線熒光光譜圖

表2 BYSYL-1半定量成分分析結果

2.5 紫外可見吸收光譜

采用南京寶光的UV5000紫外-可見吸收光譜儀對樣品進行測試。測試條件：波段范圍220～1000nm，積分時間為45ms，平均次數20次，室溫條件，采用反射法測試。

紫外-可見吸收光譜顯示，6件樣品粉色-紫紅色部位的紫外-可見吸收光譜基本一致，均在480nm處有一個拐點，具530～540nm處較強的寬吸收帶。樣品BYS-1、BYS-3和BYSYL-1號顏色相對較鮮艷，呈粉色調，在665nm處還具有弱吸收帶。樣品BYS-2、BYS-4、BYS-5號顏色偏暗，呈紫紅色調，未見665nm處弱吸收帶。樣品BYS-1藍色部位紫外可見吸收光譜，在200～360nm、500～1000nm處基本全吸收。

圖7 樣品的紫外-可見吸收光譜

3 討論與結論

(1)通過常規儀器測試，部分樣品的相對密度超出白云石的理論值范圍。通過紅外光譜儀測試和X射線粉末衍射分析，得出測試的6件樣品主要礦物成分為白云石，部分樣品含有藍銅礦或石英等其他礦物。含其他礦物的比例越大，對樣品密度的影響越大。

(2)通過X射線熒光光譜儀元素分析，樣品粉色-紫紅色部位可見明顯Ca、Co、Fe峰，微弱Mn峰。藍色部位顯示明顯Cu、Co、Ca峰，微弱Fe、Mn峰。半定量成分分析：CaO含量為52%，MgO含量為30%，Na2O含量為13.83%，這與白云石的成分相符。其中Co元素的含量為3.17%。由此推斷樣品粉色部位主要致色元素為Co，樣品藍色部位主要致色元素為Cu。

(3)通過紫外-可見吸收光譜分析，樣品粉色-紫紅色部位在480nm處有一個拐點，具530～540nm處寬吸收帶。不同顏色鮮艷程度在665nm處略微有一點差別。

(4)根據《珠寶玉石 名稱》GB/T 16552-2017定名規定[4]，結合X射線衍射粉末分析結果和X射線熒光光譜儀半定量分析結果，建議定名“含鈷白云石”或“鈷白云石”。根據樣品中其他礦物所占的比例，選擇備注“含其他礦物”或是參與定名，如石英-鈷白云石等。

(5)此類樣品在外觀上與菱錳礦、薔薇輝石、蘇紀石相似，可以通過紅外光譜分析，快速將其與薔薇輝石、蘇紀石區分。菱錳礦和白云石同為碳酸鹽類礦物，紅外光譜圖相似，在850～900cm-1、700～740cm-1處紅外譜峰略有不同[5]。同時可以結合X射線熒光光譜儀元素分析和X射線粉末衍射成分分析，得出結論。