缅甸琥珀的化学成分分析

黄睿，邢秋雨，祖恩东

(昆明理工大学材料科学与工程学院，昆明650093)

琥珀，天然的晶莹剔透，轻盈温和，具有浑然天成的古朴庄重之美，又不失其本身的灵动，富有生机，颇受人们的喜爱，是宝石界中最轻盈的宝石。王瑛等[1－4]测试了缅甸琥珀的宝石学特征，认为不能简单的依据常规宝石学特征来区分缅甸琥珀与其仿制品;谢祖宏等[5－8]分析了缅甸琥珀在4 000～400 cm－1范围内的红外图谱特征;吴文杰等[9－11]研究了琥珀的激光拉曼光谱，对在3 200～400 cm－1范围内出现的拉曼谱峰归属进行了指派;也有研究者调查了琥珀的市场价值，认为琥珀的国际市场正在形成，国内市场很有潜力[12－15]。

近年来，由于中国珠宝市场的潜力被深度开发，国内对于琥珀需求量的不断提高，使得琥珀的价格在以每年100%的比例持续上涨，这也让琥珀的科学研究价值在不断上升，缅甸琥珀则随之成为中国琥珀市场的新宠。笔者用X射线衍射法(XRD)、X射线光电子能谱法(XPS)及电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP－AES)测试了缅甸琥珀的成分特征、主要组成元素及其微量元素的含量，以期作为缅甸琥珀的又一鉴定依据。

1 实验方法

9颗缅甸琥珀样品M1～M9(图1)，由云宝斋王跃生先生提供。

采用宝石显微镜、折射仪和紫外荧光灯测试了缅甸琥珀样品的常规宝石学特征。

图1 缅甸琥珀样品Fig.1 Myanmar amber samples

采用德国D8 ADVANCE多晶X射线粉末衍射仪及MDI jade 5软件，测试分析缅甸琥珀样品的成分特征。测试条件:Cu靶(λ=0.154 06)，固体探测器，工作电压为40 kV，工作电流为40 mA，扫描范围为2θ=0°～60°。

采用日本岛津/Kratos AXIS－ULTRA DLD型X射线光电子能谱仪测试样品的主要组成元素。取部分缅甸琥珀样品研磨成粉状，过0.076 mm(200目)筛，将样品粉末均匀撒在双面胶上并固定在样品台，测试条件:扫描能量范围0～1 200 eV，步长为1 eV，分析器通能为187.0 eV，扫描时间为2 min;定量分析测试条件:扫描能量范围为150～550 eV，扫描步长为0.05 eV，分析器的通能为89.25 eV，收谱时间为5～10 min。

采用美国VARlAN公司生产的VISTA PR电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP－AES)，测试样品的微量元素相对含量。取0.5 g琥珀样品粉末置于聚四氟乙烯消解罐内，加入5 mL硝酸和5 mL盐酸摇匀密封并消解，冷却后低温加热至产生白烟，再次冷却后转移到50 mL容量瓶中，用超纯水定容到50 mL，测试条件:气源为氩气，氩气冷却气流量15 L/min，辅助气流量1.5 L/min，射频功率为1.2 kW，雾化器200 kPa。

2 实验结果及分析

2.1 宝石学特征

测试了9颗缅甸琥珀样品，其宝石学性质见表1。

表1 缅甸琥珀样品常规测试宝石学特性Table 1 Conventional gemological characteristics of Myanmar amber samples

缅甸琥珀的颜色多为红褐色及黄褐色，其原石的透明度较低;折射率为1.54～1.55;在长波紫外荧光灯下，缅甸琥珀有强的蓝紫色荧光;缅甸琥珀内部具有波动感的云雾状流纹。

2.2 X射线衍射分析

从缅甸琥珀的X射线衍射图谱(图2)可以看出，在10°～30°间存在一处强而宽的衍射峰，为有机物的典型衍射峰，说明非晶态成分占主体，结合MDI jade 5软件中PDF卡片可以确定，此种琥珀中主要含有C9H8O3、C10H12O2、C8H10O等多种有机物。

除有机物的典型衍射峰以外，还存在Fe4Cu3、Al2Fe、CuAl2晶体衍射峰，说明缅甸琥珀中含有Fe4Cu3、Al2Fe、CuAl2这几种金属化合物。金属化合物衍射峰是缅甸琥珀的成分特征。

图2 缅甸琥珀样品的X射线衍射图谱(M2号样品)Fig.2 X-ray pattern of Myanmar amber(Sample M2)

2.3 X射线光电子能谱分析

用XPS对缅甸琥珀进行定性及定量分析。定性分析得出样品的XPS全扫描图谱(图3)，图谱中有代表C、O、N、S元素主谱线的C1s、O1s、N1s、S2p处的光电子峰。其中C1s、O1s处的光电子峰强度大、峰宽小，对称性好，说明缅甸琥珀的主要组成元素为C、O;S2p、N1s处光电子峰强度都比较弱，说明缅甸琥珀中N、S元素含量低或者不含N、S元素，并且图中C1s峰强度大于O1s峰强度，说明C元素含量要高于O元素含量。定量分析得出缅甸琥珀中元素C为70.58%，O为22.59%，相对含量高;N、S元素相对含量低，分别为1.22%、1.62%。

图3 缅甸琥珀样品(M7)的XPS全扫描谱图Fig.3 XPS full scan spectra of Myanmar amber(Sample M7)

2.4 电感耦合等离子体原子发射光谱分析

从表2可知，缅甸琥珀微量元素平均含量(wB/10－6)Al 223.0、Fe 350.4、Ca 39.4、Mg 35.9、Cu 127，其中Al、Fe、Cu的含量相对高于Ca、Mg的含量，此结果与前述X射线衍射分析测试结果一致。

3 结论

(1)缅甸琥珀的颜色多为红褐色及黄褐色，其原石的透明度较低;折射率为1.54～1.55;在长波紫外荧光灯下，有强的蓝紫色荧光;琥珀内部具有波动感的云雾状流纹。

(2)缅甸琥珀中主要含有C9H8O3、C10H12O2、C8H10O等多种有机物，还含有Fe4Cu3、Al2Fe、CuAl2这几种金属化合物。

(3)缅甸琥珀中元素的相对含量C为70.58%，O为22.59%，N为1.22%，S为1.62%。

(4)缅甸琥珀中含有Al、Fe、Ca、Mg、Cu微量元素，且整体含量较高，其中Al、Fe、Cu高于Ca、Mg。

表2 缅甸琥珀微量元素的RSD测试结果(M3号样)Table 2 RSD of trace elements in Myanmar amber(Sample M3)

[1]郭碧君.宝石界的精灵——琥珀[J].化石，2012(3):35－37.

[2]张培莉.系统宝石学[M].2版.北京:地质出版社，2006:542－548.

[3]王瑛，蒋伟忠，陈小英，等.琥珀及其仿制品的宝石学和红外光谱特征[J].上海地质，2010(2):58－62.

[4]边昭明.缅甸琥珀的宝石学特征分析[J].中国宝玉石，2014(S1):158－165.

[5]谢祖宏，唐雪莲，李剑，等.缅甸琥珀不同品种的红外光谱特征[J].超硬材料工程，2013，25(5):52－56.

[6]彭国祯，朱莉.多米尼加琥珀[J].宝石与宝石学杂志，2006，8(3):32－35.

[7]Yoshihara A，Maeda T，Imai Y.Spectroscopic characterization of ambers and amber-like materials[J].Vibrational Spectroscopy，2009，50(2):250－256.

[8]Abduriyim A，Hideaki K，Yukihiro Y，et al.Characterization of“green amber”with infrared and nuclear magnetic resonance spectroscopy[J].Gems＆Gemology，2009，45(3):158－177.

[9]吴文杰，王雅玫.琥珀的激光拉曼光谱特征研究[J].宝石与宝石学杂志，2014，16(1):40－45.

[10]Edwards H G M，Farwell D W，Jorge Villar S E.Raman microspectroscopic studies of amber resins with insect inclusions[J].Spectrochimica Acta Part A:Molecular and Biomolecular Spectroscopy，2007，68(4):1089－1095.

[11]Brody R H，Edwards H G M，Pollard A M.A study of amber and copal samples using FT-Raman spectroscopy[J].Spectrochimica Acta Part A:Molecular And Biomolecular Spectroscopy，2001，57(6):1325－1338.

[12]张志强，周树礼，程志兵，等.琥珀的特性及价值[J].超硬材料工程，2012，24(6):46－51.

[13]杨伟.2003年琥珀市场概观[J].中国宝石，2004，13(1):108－109.

[14]汤黎.琥珀生意堪比黄金[J].理财:收藏，2014(4):88－89.

[15]马佳.中国对琥珀需求持续上升波兰琥珀价格有大幅上涨[J].中国黄金珠宝，2014(7):16－17.