天然翡翠與注膠染色翡翠的鑒定研究

黃蘭椿 王恩文 伍 倩 王 海

(安順學院資源與環(huán)境工程學院，貴州 安順561000)

翡翠是以輝石類礦物組成的纖維狀集合體，主要礦物為硅酸鈉鋁又稱硬玉，其次含有綠輝石、鈉鉻輝石、鈉鈣輝石，以及少量的角閃石、長石、鉻鐵礦、褐鐵礦等[1]。組成礦物常呈柱狀、纖維狀、氈狀致密集合體，無解理[2]。顆粒在內(nèi)部或斷面上可呈現(xiàn)發(fā)亮的紋理，翡翠表面呈油脂光澤或者玻璃光澤，成品呈半透明至不透明，極少透明，常含有微量元素Ca、Cr、Ni、Mn、Mg、Fe等，顏色多樣，可呈紅橙黃綠青藍紫，屬于非均質(zhì)集合體巖石種類變質(zhì)巖晶系，主要組成礦物屬單斜晶系。90%的翡翠產(chǎn)自緬甸北部的霧露河流域的第四紀和第三紀礫巖層次生翡翠礦床中[3]。

由于質(zhì)地優(yōu)良的翡翠市場價值高，因此出現(xiàn)了對劣質(zhì)翡翠進行人工改造的情況，主要方法為對天然劣質(zhì)翡翠進行酸洗注膠處理以及染色處理。結構過于致密的翡翠，孔隙度低，不適用注膠及染色處理。一般選擇含有次生色，結構松散，晶粒粗大，質(zhì)地低劣的翡翠，通過切割，酸洗漂白，堿洗增隙，清洗烘干，真空注膠和固結成為底色均勻、透明度較好的注膠翡翠。染色翡翠也會挑選中粗粒結構，有一定孔隙度的翡翠作為原料，通過切割，酸洗漂白，堿洗增隙，清洗之后，加熱使之孔隙擴張，然后把處理好的翡翠浸泡到有機染料中，加熱使染料快速浸入翡翠空隙。烘干翡翠，使翡翠孔隙中沉淀染料，成為染色翡翠。注膠后的翡翠可經(jīng)過整體或者局部的染色，成為注膠染色翡翠[4]。注膠染色翡翠常常以假亂真，混淆在天然翡翠中，因此對天然翡翠與注膠染色翡翠的鑒定，是區(qū)分真假翡翠的關鍵。

本實驗選取兩塊翡翠樣品進行鑒定，通過放大鏡觀察樣品表面及內(nèi)部特征，靜水稱重法測算兩塊翡翠的密度，查爾斯濾鏡觀察兩塊翡翠的顏色變化，紫外熒光照射翡翠樣品觀察翡翠的熒光效應，以及紫外光譜分析的方法來鑒定兩塊翡翠樣品是天然翡翠還是注膠或注膠染色翡翠。

1 樣品特征

在圖1中，圖1-a和圖1-b展示的是翡翠樣品A，樣品A的長度為32.2mm，寬度為11.0mm，厚度為4.5mm。翡翠樣品A通體呈現(xiàn)淡綠色，表面有玻璃光澤，在透射光觀察下，A由粒狀和纖維狀的小礦物顆粒組成(圖2)。圖1-c與圖1-d展示的是翡翠樣品B，樣品B上半部是白色，下半部最后3mm呈濃綠色，長度為38.3mm，寬度為23.1mm，厚度為7.0mm。翡翠樣品B表面有蠟狀光澤，在透射光觀察下，B的內(nèi)部結構是網(wǎng)狀結構，礦物顆粒不清晰(圖2)。

圖1 翡翠的尺寸

圖2 透射光下的翡翠樣品

2 鑒定方法

2.1 放大鏡觀察法

本實驗采用手持放大鏡觀察翡翠樣品A與B，手持放大鏡倍數(shù)為10倍放大鏡。放大鏡觀察分為表面觀察和內(nèi)部觀察。表面觀察，主要看樣品表面是否具有明顯可見的分布較均勻的蛛網(wǎng)狀或溝渠狀裂紋，這是漂白填充翡翠的特征，再觀察樣品是否具有“橘皮效應”，某些非金剛砂拋磨過的翡翠表面可能具有橘皮紋路，這是由于隨機定向的晶體因排列方向不同，導致翡翠的表面出現(xiàn)硬度差異，在打磨過程中就會出現(xiàn)橘皮狀表層。內(nèi)部觀察，主要是在鏡下觀察翡翠樣品是否具有翠性，翠性是否明顯。

2.2 靜水稱重法

靜水稱重法是在常溫常壓下，測算翡翠的重量與等體積水重量的比值。翡翠樣品A與B的重量可通過天平直接稱出，根據(jù)阿基米德原理，等體積水的重量等于翡翠在水中的重量。因此，ρ翡翠=W空氣中的翡翠÷W水中的翡翠。

實驗前清潔翡翠樣品A與B，首先分別稱出翡翠樣品A與B在空氣中的重量；其次取一只燒杯，加一定量純水，若需降低水的表面張力，可在水中加入少量清潔劑。用細線將翡翠樣品A與B捆好后，分別將翡翠樣品A與B放入盛水的容器內(nèi)，要求翡翠樣品A與B全部入水懸浮于水中，分別稱出翡翠樣品A與B在水中的重量，注意消除氣泡。按照上述公式計算出翡翠樣品A與B的密度。

2.3 查爾斯濾鏡法

查爾斯濾色鏡是由能吸收特定波長的兩片濾色片組成，本實驗使用塑料框固定的濾色片。其使用環(huán)境要求為黑色或者白色無反射背景，樣品要求為干凈的翡翠。實驗前清潔翡翠樣品A與B和濾色鏡，用擦鉆布、蘸酒精的棉簽擦凈翡翠樣品A與B。濾色鏡可以用不起毛的棉布或鏡頭紙、脫脂棉球擦凈，之后將翡翠樣品A與B置于黑色無反射的背景上，使用強白光照射，距離樣品上方30-40cm處，手持濾色鏡貼近眼睛觀察樣品在濾色鏡下呈現(xiàn)的顏色。若實驗樣品的顏色較深，光源需要增強。透過查爾斯濾色鏡所見顏色的深度取決于待測樣品的大小、形狀、透明度及其本身顏色深度。翡翠樣品含鐵量高時也會抑制紅色的出現(xiàn)[5]。

2.4 紫外熒光觀察法

本實驗采用365nm的短波紫外光燈對翡翠樣品A和B進行觀察。365nm為可以看到的光，顏色略帶紫光，能準確辨別細微痕跡。把翡翠樣品A與B分別放在黑色背景下，用365nm紫外光燈照射翡翠樣品，觀察翡翠樣品A和B是否具有熒光。

2.5 紫外光譜分析法

本實驗采用的V-5000紫外可見分光光度計，品牌為上海元析儀器，測試波長范圍為325-1000nm。儀器的使用溫度為5℃-35℃，相對濕度小于85%，儀器的額定電壓為220V±22VAC，頻率為50Hz。測試前在光路中放擋光體，檢查透過率是否顯示為0.0%T。在調(diào)0A/100%T之前，確保已把空白樣品放入光路中，否則調(diào)0A/100%T的結果不是扣除空白樣之后的0A/100%T，會導致測量結果不準確。

測量透過率，選擇透過率測量模式，使儀器狀態(tài)指示燈指在T，同時屏幕顯示為透過率。設定測試波長437nm、630nm、660nm和690nm，轉動波長調(diào)節(jié)旋鈕，使波長刻度線指在待測波長的位置。調(diào)100%T，把空白樣品放入光路中，在當前測試波長下對空白樣品進行調(diào)100%T。用空白樣品調(diào)100%T后，把待測樣品放入光路中，測試當前波長下的透過率[6]。

測量吸光度，選擇吸光度測量模式，使儀器狀態(tài)指示燈指在A，同時屏幕顯示為吸光度。設定測試波長437nm、630nm、660nm和690nm，轉動波長調(diào)節(jié)旋鈕，使波長刻度線指在待測波長的位置。調(diào)0.000Abs，把空白樣放入光路中，就當前測試波長下，對空白樣品進行調(diào)0.000Abs。之后，把待測樣品放入光路中，顯示讀數(shù)就是樣品當前測試波長下的吸光度。

3 結果

3.1 放大鏡觀察結果

翡翠樣品A呈玻璃光澤，在光照下可看到些許閃閃發(fā)光的小面，如同蒼蠅翅，翠性明顯，總體來看翡翠樣品A種細膩，水頭好，橘皮效應不明顯。翡翠樣品B帶蠟狀光澤，在光照和放大鏡的觀察下，可見內(nèi)部有網(wǎng)紋狀結構，形態(tài)像干裂土壤的裂紋，局部可見細小裂紋相對集中，翡翠樣品B裂隙邊緣較為圓滑，翠性不明顯，在下部濃綠色的部分，光照觀察發(fā)現(xiàn)裂隙中的綠色更深，無橘皮效應特征。

3.2 靜水稱重結果

靜水稱重的結果如表1所示，翡翠樣品A在空氣中的重量是4.90g，在水中的重量是1.48g。翡翠樣品B在空氣中的重量是8.23g，在水中的重量是3.23g。通過公式ρ翡翠=W空氣中的翡翠÷W水中的翡翠，計算出翡翠樣品A與翡翠樣品B的密度分別為3.31g/cm3和2.55g/cm3。

表1 翡翠樣品A和B在空氣和水中的重量

3.3 查爾斯濾鏡觀察結果

以白色強光源照射翡翠樣品A和樣品B，并透過查爾斯濾鏡對兩塊翡翠進行觀察，如圖3所示，翡翠樣品A呈現(xiàn)原來的淡綠色，沒有顏色的變化，而翡翠樣品B白色的部分仍然是白色，而下半部綠色的部分變成了紅色。

圖3 查爾斯濾鏡下的翡翠樣品

3.4 紫外熒光觀察結果

如圖4所示，用365nm的短波紫外光燈對翡翠樣品A和B進行照射，發(fā)現(xiàn)樣品B通體發(fā)藍白色熒光，而樣品A不發(fā)光。

圖4 紫外熒光照射下的翡翠樣品

3.5 紫外光譜結果

翡翠樣品A和B 在不同波長的光波下進行吸光度與透過率的測試，結果如表2和表3所示。在表2中，翡翠樣品A和B在437nm的光波透射下，翡翠樣品A的吸光度為1.245Abs，高于翡翠樣品B的吸光度0.972Abs，而在630nm、660nm及690nm的光波透射下，翡翠樣品B的吸光度分別為1.194Abs、1.267Abs及1.182Abs，都分別高于翡翠樣品A的吸光度1.069、1.148和1.074。

表2 翡翠樣品A與樣品B的不同波長光波的吸光度(Abs)

在表3中，473nm的光波透過翡翠樣品A和B時，樣品A的透過率7.6%低于樣品B的10.4%，而在630nm、660nm和690nm的光波中，樣品A的光波透過率分別為3.6%、6.3%和4.6%，均高于樣品B的光波透過率2.7%、2.4%和2.9%。

表3 翡翠樣品A與樣品B的不同波長光波的透過率

4 分析

4.1 放大鏡觀察分析

翡翠的翠性是區(qū)別其他相似玉石和仿冒品的特征之一，通過觀察翡翠樣品A，可見長方形及方形的晶體交叉排列，可見閃光或者纖維狀者，表明翡翠樣品A翠性明顯。樣品A由于種細膩，其中硬玉礦物的顆粒度越小，結合緊密，水潤透明度高，拋光面的橘皮效應不明顯。翡翠樣品A具有天然翡翠的內(nèi)部結構特征。

樣品B有蠟狀光澤，上部呈白色，底色干凈沒有雜質(zhì)，內(nèi)部可見分布較均勻的如干裂土壤的裂紋。在光照和放大鏡的觀察下，翡翠樣品B內(nèi)部礦物顆粒不明顯，不可見閃光或纖維狀者，因此，翠性不明顯。翡翠經(jīng)過酸洗、漂白以及充膠，可能存在上述觀察的特征。酸洗使翡翠中的雜質(zhì)被溶解帶出，因此臟底被漂白，但是也因此這種翡翠的內(nèi)部結構會比較稀松，內(nèi)部的礦物解理不連貫，礦物顆粒的邊緣受到溶蝕，邊界模糊，顆粒的破碎程度較大。此情況下，注膠填充被酸洗破壞的裂隙和溶蝕小坑，會使翡翠質(zhì)地變密但蠟狀光澤增強。樣品B下部濃綠色的部分，光照觀察發(fā)現(xiàn)裂隙中的綠色更深，說明樣品B在注膠后，可能進行了局部染色，染色劑更多集中在裂隙中，使裂隙中的綠色變深。通過上述觀察和分析，樣品B具有注膠和染色翡翠的特征。

4.2 密度分析

采用靜水稱重法，稱量并計算翡翠樣品A與B的密度，分別為3.31g/cm3和2.55g/cm3。密度是天然翡翠區(qū)別于其他種類玉石、仿制翡翠及人工處理翡翠的一個重要指標。大部分天然翡翠的密度位于3.30～3.36g/cm3，而多數(shù)仿制的及人工處理的翡翠密度低于這個區(qū)間值。那么注膠的翡翠因含有膠質(zhì)填充物，密度一般也會低于3.30～3.36g/cm3的區(qū)間值。從計算結果看出，翡翠樣品A的密度3.31g/cm3在天然翡翠的密度區(qū)間，而翡翠樣品B的密度2.55g/cm3低于天然翡翠的密度區(qū)間，說明樣品A具有天然翡翠的密度特征，而樣品B不具有天然翡翠的密度特征。

4.3 查爾斯濾色鏡分析

查爾斯濾色鏡是一種特殊的光學鏡片，它只能透過紅色及部分黃綠色的光，吸收其他色光的濾色鏡[7]。判斷翡翠價值高低的一項重要指標是翡翠的顏色，翡翠中尤以陽綠色為貴重，因此人工處理底色淺淡或是白底的翡翠，使其變成陽綠色一般有兩種方式，第一種是輻射上色，第二種是染料染色。大部分翡翠改變顏色，都是以染色為主。高溫加熱使翡翠礦物顆粒及解理裂隙之間發(fā)生膨脹，而后把該翡翠浸泡在含鉻的綠色染料中上色。在染色過程中使用高壓，可使染料更加快速地填充到翡翠膨脹的裂隙中[8]。在查爾斯濾鏡下，用含鉻染料染色的綠色翡翠會變成粉紅至棕紅色，而天然綠色翡翠在濾鏡下不變色。因此，在查爾斯濾綠色鏡下變紅的綠色翡翠，都不是天然翡翠，是染色翡翠或者其他原料制成的仿冒翡翠[7]。

通過查爾斯濾鏡觀察白色強光照射下的兩塊翡翠樣品(圖3)，翡翠樣品A呈現(xiàn)原來的淡綠色，顏色沒有變化，而翡翠樣品B下半部的綠色部分變成了紅色，說明樣品B的綠色部分是用含鉻染料染色而成。有的翡翠用含氧化鎳的染料染綠，在濾色鏡下不變色[5]。因此，樣品A沒有在查爾斯濾鏡觀察下變色，也不一定是天然翡翠，還要結合其他幾種鑒定方法，綜合性地對樣品A的性質(zhì)進行判斷。

4.4 紫外熒光觀察分析

吳彬和馮安生認為有部分白色的天然翡翠在紫外熒光觀察下會呈現(xiàn)弱橙色熒光[9]，但是沒有經(jīng)過人工處理的天然翡翠，以及不含礦物雜質(zhì)的天然翡翠，在紫外熒光觀察下都沒有熒光效應。有機膠體有熒光效應，酸洗處理后的翡翠結構稀松，膠體浸入翡翠中，那么在紫外熒光的照射下，翡翠就會出現(xiàn)藍白色的熒光。熒光的強弱與充填的樹脂的種類有關，改變注膠的化學性質(zhì)可以改變注膠的熒光效應，市場上也出現(xiàn)了弱熒光甚至是沒有熒光的注膠翡翠[10]。本實驗用365nm的短波紫外光燈對翡翠樣品A和B進行照射(圖4)，發(fā)現(xiàn)樣品B通體發(fā)藍白色熒光，而樣品A不發(fā)熒光，說明樣品B應該是注膠翡翠。對樣品A的鑒定，還需聯(lián)合其他幾種鑒定手段共同判斷是否是天然翡翠。

4.5 紫外光譜分析

每個元素有固定的吸收光譜特征，利用紫外光譜分析可以鑒別翡翠顏色的真假，從而區(qū)別天然翡翠和人工處理翡翠。翡翠樣品A和B在437nm的光波透射下，翡翠樣品A的吸光度為1.245Abs，高于翡翠樣品B的吸光度0.972Abs，樣品A的透過率7.6%低于樣品B的10.4%。翡翠樣品A在紫光區(qū)437nm處吸光度比樣品B更高，且有明顯的吸收峰。天然翡翠在437nm處也有明顯的吸收峰，這是由于硬玉成分中含有微量的鐵元素形成的。在630nm、660nm和690nm的光波透射下，樣品A的光波透過率分別為3.6%、6.3%和4.6%，均高于樣品B的光波透過率2.7%、2.4%和2.9%，翡翠樣品B的吸光度分別為1.194Abs、1.267Abs及1.182Abs，都分別高于翡翠樣品A的吸光度1.069Abs、1.148Abs和1.074Abs。鉻元素染色的翡翠，在紅光區(qū)630nm、660 nm、690nm處有吸收峰，而天然翡翠的綠色是由于硬玉含鉻造成的，含鉻硬玉對可見光的吸收特征與綠色染料對可見光吸收特征截然不同，不在630nm、660 nm、690nm光波中產(chǎn)生明顯吸收峰。因此，翡翠樣品A具有天然翡翠的光譜吸收峰值特征，而翡翠樣品B相較于樣品A具有鉻染色特征。

結 論

翡翠樣品A通過以上五種鑒定方法顯示，它具玻璃光澤、翠性明顯，密度為3.31g/cm3位于天然翡翠的密度區(qū)間3.30～3.36g/cm3內(nèi)，查爾斯濾鏡下不變色，在紫外熒光照射下無熒光效應，紫外光譜分析中，在437nm光波透射下的吸光度為1.245Abs，顯示了明顯的鐵元素吸收峰值，相對于翡翠樣品B，它的鉻吸收值較低且吸收峰值特征不明顯。因此，翡翠樣品A為天然翡翠。

翡翠樣品B通過以上五種鑒定方法顯示，它呈蠟狀光澤，翠性不明顯，其內(nèi)部紋理呈龜裂狀，樣品B下部濃綠色的部分，裂隙中的綠色更深，可能是染色劑大多集中在裂隙的原因。樣品B的密度為2.55g/cm3低于天然翡翠的密度區(qū)間3.30～3.36g/cm3，查爾斯濾鏡下綠色的部分變成紅色，在紫外熒光照射下通體出現(xiàn)藍白色熒光，紫外光譜分析中，在437nm的光波透射下，吸光度為0.972Abs，不具有明顯的鐵元素吸收峰值，在630nm、660nm及690nm的光波透射下，它的吸光度分別為1.194Abs、1.267Abs及1.182Abs，具有較高的鉻吸收峰值特征。因此，翡翠樣品B為注膠染色翡翠。