申晓萍,魏 薇,李新岭
(新疆维吾尔自治区产品质量监督检验研究院,国家和田玉产品质量监督检验中心(新疆),新疆 乌鲁木齐 830063)
新疆昆仑金玉谱学特征的研究*
申晓萍,魏 薇,李新岭
(新疆维吾尔自治区产品质量监督检验研究院,国家和田玉产品质量监督检验中心(新疆),新疆 乌鲁木齐 830063)
新疆昆仑金玉以其色泽金黄油润而得名。通过常规宝石学鉴定方法对昆仑金玉进行了肉眼观察、折射率、比重和紫外荧光等测试,进一步采用红外光谱、拉曼光谱和紫外-可见光谱测试手段对昆仑金玉的谱学特征进行了分析。结果表明,昆仑金玉的折射率点测为1.55~1.57,比重范围为2.406~2.463。昆仑金玉的红外光谱特征反射峰的峰形、峰位、峰强基本一致;拉曼图谱表现为蛇纹石族矿物的拉曼峰位;金黄色主要是由于Fe3+离子的电子跃迁所致。
昆仑金玉;红外光谱;拉曼光谱;紫外-可见光谱;谱学特征
昆仑金玉是指自然界产出的具有美观、耐久、稀少性并可加工成工艺品的以黄色为主色调的蛇纹石玉。因其产自昆仑山脉海拔4500米以上的崇山峻岭之中,且色泽金黄油润而得名。昆仑金玉的发现,不仅带动了当地玉石开采加工、玉雕人才培养及市场开发产业链的发展,而且解决了人员就业难题,促进了社会经济发展。为了更好地规范昆仑金玉市场健康有序发展、发挥新疆特色矿产资源优势、推进昆仑金玉产业的可持续发展,昆仑金玉地方标准(DB65/T 3927-2016)由新疆维吾尔自治区质量技术监督局在2016年9月发布,并于2016年10实施,该标准规定了昆仑金玉直接定名为昆仑金玉(蛇纹石玉)。笔者主要通过常规宝石学和大型仪器检测手段,对昆仑金玉的常规宝石学特征、红外光谱、拉曼光谱和紫外-可见分光光谱特征进行了测试和分析,以期为昆仑金玉的加工市场发展及其应用推广提供科学依据。
样品采自于新疆喀什地区叶城县密尔岱河附近的昆仑金玉矿区,矿区位于叶城县乌夏巴什镇东南方向约150公里处,已探明储量约500万吨,已开采量约为100万吨。前后两次共采集了20多块昆仑金玉原料,经切割,确定了10块原料(见图1)为研究对象。
为了满足样品实验测试的要求,将样品切割为块状,并进行了抛光,共2套20块(见图1、2),编号分别为1-1、1-2、2-1、2-2、3-1、3-2、4-1、4-2、5-1、5-2、6-1、6-2、7-1、7-2、8-1、8-2、9-1、9-2、10-1、10-2,-1和-2系列样品尺寸分别约为2.0×2.0×0.4 cm、3.0×2.0×1.0 cm。
图1 昆仑金玉原料Fig.1 Kunlun golden jade raw materials
图2 昆仑金玉样品照片Fig.2 Kunlun golden jade samples
采用德国Bruker Tensor II型傅里叶变换红外光谱仪及漫反射附件对20块昆仑金玉样品进行了红外光谱测试分析。测试方法:采用反射法。测试条件:分辨率为4 cm-1,扫描次数为32次/min,扫描频率为7.5 kHz,扫描光谱范围为400~1200 cm-1;测试环境温度为22℃,湿度为65%。
采用英国Renishaw inVia激光显微共焦拉曼光谱仪对20块昆仑金玉样品的抛光面进行了拉曼光谱测试分析。测试条件:电压220 V,电流10 A,激光光源为532 nm,测量范围100~1500 cm-1,扫描次数5次,激光功率50%,采样积分时间10 s,放大倍数20倍,测试环境温度22℃,湿度65%。拉曼谱图经过基线校正和平滑处理。
采用日本岛津UV-2700型紫外-可见分光光度计对20块昆仑金玉样品的抛光面进行了紫外-可见分光光谱测试分析。测试条件:采用反射法,采样间隔1.0 nm,狭缝宽5.0 nm,测量范围400~700 cm-1。
采用静水称重法多次测其比重,取平均值;因样品表面相对粗糙,故采用远视法测试不同抛光面的折射率并取平均值。20块昆仑金玉样品的颜色、光泽、透明度、折射率、比重和紫外荧光等常规宝石学特征详见表1。由于-1系列10块样品的质量相对小,只有3.5g左右,静水称重法测其比重误差较大,故仅列出-2系列10块样品的比重。
测试结果得出,昆仑金玉样品的折射率范围为1.55~1.57(点测),比重范围为2.406~2.463,分析相对密度范围大的原因是含有次要矿物方解石等,处于蛇纹石玉标准参数的较小值范围[1],用摩氏硬度笔测试得出摩氏硬度3~6,紫外灯下荧光长波为无至弱绿,短波为无。昆仑金玉在偏光显微镜下呈纤维变晶结果、纤维—鳞片变晶结构[2]。
表1 20块昆仑金玉样品的常规宝石学特征
由于样品在1200~4000 cm-1处没有明显特征的红外反射峰,故本文只显示400~1200 cm-1范围内红外反射光谱。经测试比对得出:虽然昆仑金玉样品的黄色饱和度不同,但是其红外光谱特征反射峰的峰形、峰位、峰强基本一致,没有太大变化,其中1046 cm-1、988 cm-1处的反射峰主要由Si-O的伸缩振动引起,632 cm-1、542 cm-1、465 cm-1、439 cm-1处的反射峰主要由Si-O的弯曲振动引起[3-4]。由于篇幅有限,仅列出1-1、2-1、3-1、4-1、5-1共5块样品的红外反射光谱图,见图3。
经测试比对得出:昆仑金玉样品的拉曼图谱基本一致,拉曼散射峰位主要在229 cm-1、383 cm-1、690 cm-1等,是蛇纹石族矿物的特征拉曼峰位。列出了1-1、2-1、3-1、4-1、5-1共5块样品的拉曼光谱图,见图4。
图3 昆仑金玉样品的红外反射光谱Fig.3 Infrared reflection spectra of Kunlun golden jade samples
图4 昆仑金玉样品的拉曼光谱Fig.4 Raman spectra of Kunlun golden jade samples
经测试比对得出:昆仑金玉样品的黄色饱和度不同,其紫外-可见吸收光谱相似,吸收峰、吸收带位置基本相同,仅在吸收强弱上有所差异,主要表现在黄区550 nm左右的反射宽带,蓝区440 nm和红区670 nm的宽吸收带。昆仑金玉的金黄色主要是由于晶格中的Fe3+离子引起的,Fe3+离子的d-d电子跃迁是昆仑金玉致色的主要因素。列出了1-1、2-1、3-1、4-1、5-1共5块样品的紫外-可见吸收光谱图,见图5。
图5 昆仑金玉样品的紫外-可见吸收光谱图Fig.5 UV absorption spectra of Kunlun golden jade samples
通过对昆仑金玉样品的宝石学特征、红外光谱、拉曼光谱和紫外-可见分光光谱的测试和分析,主要得出以下结论:
(1)昆仑金玉为多晶质集合体,致密块状,表面断
口呈参差状。颜色以黄色、绿黄色、褐黄色为主,伴有白色和黑色斑点。质地较细腻,半透明-微透明,蜡状-玻璃光泽,比重范围为2.406~2.574,折射率为1.55~1.57(点测),摩氏硬度为3~6,紫外灯下荧光长波为无至弱绿、短波为无。
(2)昆仑金玉的红外光谱显示蛇纹石的特征红外反射峰,峰位主要表现在1045 cm-1、988 cm-1、632 cm-1、542 cm-1、465 cm-1、439 cm-1。
(3)昆仑金玉的拉曼图谱特征主要表现在229 cm-1,383 cm-1,690 cm-1处的强散射峰,为蛇纹石族矿物的特征拉曼峰位。
(4)昆仑金玉的紫外-可见分光光谱主要表现在黄区550 nm左右的反射宽带,蓝区440 nm和红区670 nm的宽吸收带,金黄色主要是由于Fe3+离子的d-d电子跃迁所致。
[1] 张蓓莉,等. 系统宝石学2版[M]. 北京:地质出版社, 2006:387.
[2] 杨汉臣, 易爽庭,等. 新疆宝石和玉石[M]. 乌鲁木齐: 新疆人民出版社, 2012.1:132.
[3] 殷科, 潘勇, 于吉顺,等. 新疆“昆仑金玉”的宝石矿物学特征[J]. 宝石和宝石学杂志, 2016, 18 (5):15-19.
[4] Farmer V C. Infrared spectra of minerals [M]. London: Mineralogical society, 1974.
ResearchonspectralcharacteristicsofKunlungoldenjadeinXinjiang
SHEN Xiao-ping, WEI Wei, LI Xin-ling
(XinjiangUygurAutonomousRegionProductQualitySupervisionandInspectionInstitute,NationalHetianJadeProductQualitySupervisionTestingCenter(Xinjiang),Urumqi830063,China)
Xinjiang Kunlun golden jade is famous for its beautifully golden color. Firstly, Kunlun golden jades are tested by conventional gemological identification methods, including the naked-eye observation, refractive index, specific gravity and ultraviolet fluorescence. Secondly, spectral characteristics of Kunlun golden jades are analyzed by means of infrared spectra, Raman spectra and UV-Vis spectra. Thirdly, some important conclusions are drawn from analyzing the testing samples data. The results show that the refractive indexes are range from 1.55 to 1.57 with point measurement, the specific gravity change from 2.406 to 2.463. The peak shapes, peak positions, peak intensities of infrared spectra are basically the same. The Raman spectra characteristics belong to the typical peaks of serpentine minerals. The golden color is mainly due to Fe3+electron transition.
Kunlun golden jade, infrared spectra, Raman spectra, UV-Vis spectra, spectral characteristics
2017-05-22
申晓萍(1980-),女,高级工程师,CGC,主要从事贵金属与珠宝玉石首饰的检验和研究工作。E-mail:58367701@qq.com
申晓萍,魏薇,李新岭.新疆昆仑金玉谱学特征的研究[J].超硬材料工程,2017,29(5):56-60.
TS933
A
1673-1433(2017)05-0056-05