不同產地琥珀的鑒別特征研究進展

劉嘉鈞，呂欣怡

(1.桂林理工大學 地球科學學院，廣西 桂林 541006；2.廣州城市理工學院 珠寶學院，廣東 廣州 510800)

0 引言

琥珀是指經過漫長的地質作用石化形成的有機物，形成時代自晚古生代至新生代[1]。世界上產出琥珀的國家和地區有很多，除南極洲外，各大洲均有產出[2]。隨著琥珀市場不斷擴大，人們對其購買與收藏的力度也逐步提升，琥珀的質量與其顏色、品種、透明度、內含物等密切相關，不同產地琥珀品質有所差異，其價值亦大不相同，故而對不同產地琥珀的鑒別顯得尤為重要。

21世紀以來，國內外學者圍繞琥珀展開深入細致的研究，地質學者關注琥珀地質成因方面，寶石學者集中于研究琥珀的寶石學、譜學特征等[3]。當前研究顯示，利用現代測試技術可分析不同產地琥珀的成分特征、地球化學特征以及譜學特征，從而探索琥珀的產地來源。本文系統地歸納總結國內外學者對我國撫順、波羅的海、多米尼加、墨西哥、緬甸等五大產地金珀的鑒別特征，指出目前琥珀產地溯源存在的問題以及未來可研究的十大方向。

1 寶石學特征

不同產地琥珀常規寶石學特征差異不大(表1)，其中顏色、內含物以及紫外熒光的差異對琥珀產地的判斷具有可靠的參考價值。琥珀顏色可分為黃、棕、紅、藍、綠以及黑色系列等，五大產地金珀顏色色調略有不同，如多米尼加金珀呈淺黃色，而撫順金珀多為橘黃色[3]。琥珀形成需經過長時間的沉淀，其包裹的物質種類繁多，常見包裹體類型為植物、昆蟲等，五大產地金珀的氣泡、流淌紋的形狀、大小亦有所不同[4]。另外，撫順、緬甸金珀常見藍紫色熒光，多米尼加、墨西哥金珀熒光多為藍色，波羅的海金珀則具有藍白色熒光。

表1 五大產地金珀的寶石學特征[3-7]

2 地球化學特征

2.1 主量元素

琥珀的化學成分為C10H16O，主要由C、H、O等元素組成，可含有N、S、Al、Fe、Ca、Mg、Cu等微量元素[8]。綜合前人研究[1,4,9]，不同產地金珀C、H、O平均質量分數具有顯著差異(表2)。根據C、H、O平均含量制作柱狀圖(圖1)發現，琥珀C元素平均含量排序為中國撫順>緬甸>墨西哥>多米尼加>波羅的海，H元素平均含量排序為緬甸>多米尼加>中國撫順>墨西哥>波羅的海，O元素平均含量排序為波羅的海>中國撫順>多米尼加>緬甸>墨西哥。

表2 五大產地金珀的C、H、O平均質量分數[1,4,9]

圖1 五大產地金珀的C、H、O元素平均質量分數柱狀圖

2.2 穩定同位素

綜合同位素特征、物化性質以及包裹體特征等，能夠準確區分寶玉石產地[10]。王雅玫[11]等利用穩定同位素比值質譜儀(IRMS)對波羅的海、多米尼加、墨西哥、緬甸等地琥珀的13C、D、18O同位素進行高精度測定(表3、圖2)，并通過δ13C、δD、δ18O的差異示蹤琥珀產地。

表3 五大產地金珀的δ13C、δD、δ18O同位素平均值 [11]

圖2 五大產地金珀的δ13C、δD、δ18O同位素平均值柱狀圖

3 光譜學特征

3.1 紅外光譜

琥珀基團主要由C—H單鍵(3000～2800 cm-1)、C=O雙鍵(1800～1700 cm-1)、C—C單鍵(1500～1300 cm-1)、C—O單鍵(1300～1100 cm-1)、環外CH=CH2雙鍵(1100～900 cm-1)、環內CH=CH2雙鍵(900～800 cm-1)組成[12]。

天然琥珀紅外吸收峰主要位于2929、2861、1732、1695、1457、1384 cm-1附近(表4)[13]，其中，緬甸琥珀1460 cm-1附近吸收尖峰具有產地意義，1227、1148 cm-1兩處吸收峰呈“M”型；波羅的海琥珀1265、1158 cm-1兩處吸收峰形成“波羅的海肩”[14-15]。此外，緬甸、多米尼加、中國等地琥珀環外CH=CH2雙鍵吸收明顯；緬甸、多米尼加及墨西哥琥珀無環內CH=CH2雙鍵吸收峰，以此與其他產地琥珀區分[16]。隨著琥珀成熟度的增加，環外CH=CH2雙鍵不斷轉化為C—H單鍵，進而影響到由CH=CH2雙鍵伸縮振動與C—H單鍵彎曲振動引起的吸收峰的相對強弱，故琥珀成熟度由大到小排序為緬甸>中國撫順>墨西哥>波羅的海>多米尼加[3]。

表4 五大產地金珀的紅外光譜特征[15-19]

3.2 三維熒光光譜

三維熒光光譜反映熒光強度隨激發波長(λex)和發射波長(λem)產生變化的三維矩陣光譜，通常利用等高線圖結合等角三維立體投影圖呈現，具備信息量大、靈敏度高等優點[20]。天然琥珀特征熒光峰范圍為λex350～400 nm/λem400～450 nm，前人選定各產地金珀進行測試發現(表5)，不同產地琥珀可見光區域內的熒光峰特征與肉眼觀察或紫外光照射下產生的熒光顏色基本吻合[3]。

表5 五大產地金珀的三維熒光光譜特征[20-21]

4 存在問題及展望

目前，對于不同產地琥珀特征的研究主要集中在化學成分、光譜學特征等，并且利用穩定同位素進行產地溯源。但仍然存在一定的問題，如顏色分級標準不全面、品種分類模糊、包裹體復雜難以鑒別、測試手段單一等。

為此，筆者提出未來可繼續研究的十大方向，具體如下：①從色調、明度、彩度等方面歸納總結各產地顏色體系；②制定產地品種劃分的地方、行業、國家標準等；③判別琥珀包裹生物種類，推斷琥珀形成時代；④深化應用穩定同位素分析，判斷琥珀來源；⑤結合數學理論，優化計算機譜峰擬合，快速匹配樣品與標準譜庫光譜；⑥分析各產地琥珀有機成分的異同；⑦測試琥珀磷光光譜是否具有產地意義；⑧對比琥珀拉曼光譜有無明顯產地特征；⑨整理各產地琥珀收藏價值的評價依據；⑩建立琥珀產地溯源數據庫。

5 結論

世界上五大主要產地(波羅的海、多米尼加、墨西哥、緬甸、中國)的琥珀在顏色、內含物、著名品種等方面具有產地鑒定意義。不同產地琥珀主要化學成分C、H、O的平均質量分數有所不同，利用δ13C、δD、δ18O穩定同位素分析可為產地溯源提供依據。各產地琥珀可通過紅外光譜在3000～2800 cm-1、1800～1700 cm-1、1300～1100 cm-1范圍內吸收峰在峰強與峰形上的異同以示區分。熒光顏色與三維熒光光譜的熒光發射峰位和最佳激發波長差異亦可為產地判別提供有價值的信息。

目前，琥珀來源遍布世界各地，要形成統一的鑒定體系，仍然需要不斷地研究。在未來，對于其他琥珀產地的鑒別具有一定的發展空間。與此同時，需要尋求更加快速、可靠的測試技術以期更好地分析產地特征，為產地鑒定的發展提供技術支持。