角质型珊瑚的鉴定特征研究

温诗娜，刘喜锋，刘嘉钧

(华南理工大学广州学院， 广东 广州 510800)

引 言

角质型珊瑚主要成分为有机质，很少或不含碳酸钙，其他成分还有H、I、S、Br、和Fe等[1]。在生物学上，内角质型珊瑚属于六放珊瑚亚纲角珊瑚目角珊瑚科，包括黑珊瑚和金珊瑚两个品种，他们通常为群体生长，具有细长的分枝[2]。黑珊瑚和金珊瑚主要产于夏威夷和澳大利亚。现有资料显示，黑珊瑚与金珊瑚都具有同心层结构，横截面呈致密的层状结构，这种结构与珊瑚虫的周期性生长有关，金珊瑚表面具有独特的丘疹状外观，有的表面光滑，在强的斜照光下可显示晕彩。金珊瑚的含Ba量约为4.80 %，而黑珊瑚含Ba极少, 但其S、Cl、Br的质量分数是金珊瑚的2～3倍[3-4]。

由于黑珊瑚与金珊瑚产量稀少并且珍贵,相关的宝石学资料记载得也比较少。笔者通过常规宝石学、红外光谱、扫描电镜等实验测试分析，总结了角质型珊瑚的主要鉴别特征。

1 角质型珊瑚的样品与测试方法

本次实验的黑珊瑚和金珊瑚由角质型珊瑚收藏爱好者提供，如图1(a黑珊瑚；b黑珊瑚； c金珊瑚)

本次实验的测试方法以常规测试为主，以大型仪器检测为辅。采用折射仪、紫外荧光灯、宝石显微镜进行测试与观察，样品的比重采用静水称重法；红外光谱测试采用德国布鲁克BRUKER TENSOR 27傅里叶红外光谱仪对部分样品进行透射法和反射法的测试，实验条件为光阑6mm，扫描频率10kHz，分辨率8cm-1，样品扫描时间为8s ，测试范围400～4000cm-1，实验地点在华南理工大学广州学院；扫描电镜测试采用FEI公司QUANTA 400F扫描电子显微镜，并采集了SE和BSE两种图片模式，实验地点是中山大学分析测试中心。

图1 角质型珊瑚测试样品Fig.1 Horny coral samples

2 角质型珊瑚的宝石学基本特征

2.1 角质型珊瑚的常规测试

选取部分样品进行常规测试，数据记录如表1：

黑珊瑚的折射率中等、比重偏小、硬度低，在紫外荧光灯下呈暗黄绿色。金珊瑚与黑珊瑚的折射率相近，比重略大于黑珊瑚，在紫外荧光下呈灰白色。

2.2 角质型珊瑚的外观观察

选取部分样品进行肉眼及放大观察，观察结果如表2：

表1 角质型珊瑚的宝石学特征

表2 角质型珊瑚的外观特征

图2 黑珊瑚的外观特征Fig.2 The appearance of Black Coral

图3 金珊瑚的外观特征Fig.3 The appearance of Golden Coral

黑珊瑚(图2)呈灰黑至黑色，表面可见明显同心圆状的年轮纹路，肉眼不可见层状结构，质感细密，光泽强。在大生长层的裂隙中有小刺突出，单个排列沿着层间裂隙出现，没有重叠现象。

金珊瑚(图3)呈黄褐色至金黄色，外表有清晰的斑点，主要成分为有机质。它无小刺特征，表面为下凹的纵纹，纵纹之间均是不规则的下凹圆点，断面处可见层状结构，横截面抛光后可见明显的同心圆状的“年轮纹路”，但无放射状纹路，中心为牙白色的“轴心”。反射光下可见金珊瑚表面有蓝绿色和金黄色的金属反光，局部可见丝绢光泽，断面未抛光处也可见弱金属光泽，在牙白色的轴心也可见弱金属光泽和层状结构。

3 角质型珊瑚的红外光谱特征

3.1 黑珊瑚的红外光谱特征

对标本B-1(黑珊瑚)、B-2(黑珊瑚)进行反射法测试，数据如图4：

3266～3126cm-1处为宽反射峰，为羟基-OH的振动类型，可归属为吸附水；2391cm-1～2289 cm-1之间有一个主要反射峰为2350 cm-1，分析是含磷的化合物[3]，黑珊瑚标本测出很少或弱反射峰；图谱中明显出现1636 cm-1和1513 cm-1两个明显反射峰，说明黑珊瑚的成分主要是有机质。

图4 黑珊瑚的红外光谱图Fig.4 IR spectra of Black Coral

3.2 金珊瑚的红外光谱分析

对标本进行反射法测试，数据如图5：

金珊瑚G-1如图5，3887cm-1～3823 cm-1之间有几个小峰，是金珊瑚中水分的反映。在2918cm-1和2846cm-1有弱反射峰，在2347 cm-1～2232cm-1范围内以2286cm-1为中心的反射峰为有机物官能团里多种化合键振动的重叠，说明金珊瑚中含有大部分的有机质成分。图谱中1413 cm-1是最明显的反射峰，为方解石矿物的特征光谱；875 cm-1的强反射峰为文石族矿物的光谱，701cm-1、432cm-1、419cm-1分别为说明金珊瑚中含有碳酸盐、砷酸盐等矿物成分。1228cm-1、1121cm-1、1074cm-1、601cm-1～551cm-1的弱反射峰也反映出金珊瑚中有机物的存在。综上可见，金珊瑚中不仅仅含有角质型蛋白等有机质成分，同时还存在着部分的方解石和文石等碳酸盐矿物成分，与黑珊瑚的成分形成鲜明对比，但其中具体含量的多少和所占的百分比例仍需要进一步的深入研究。

4 角质型珊瑚的扫描电镜分析

黑珊瑚B-1(图6)，圆心为小孔，同心圆结构特征不明显；250倍的情况下可见大生长层间隙中出现几处小刺，由圆心向外生长；500倍下可见小生长层紧密结合，部分间隙呈现错位断裂的现象；放大至4000倍可见连续的明暗相间的生长条带，断裂的间隙处隐约可见残留有连接的丝状质，说明黑珊瑚的生长结构很细密，每层细微的生长层都紧密贴近，重叠组成了黑珊瑚细密的整体结构。

金珊瑚G-1(图7)，侧面放大400倍可见明显的层状结构，每大层之间的厚度比较均匀；放大至1500倍可见每条下凹的纵纹中都有不规则的凹坑，凹坑边缘较平缓，这个现象猜想是金珊瑚表面产生晕彩的因素之一；在凹坑处放大至5000倍时发现小凹坑里面有类似小鳞片状的特殊结构，猜想是金珊瑚表面深浅不一的金属光泽或者五颜六色的晕彩效应的形成原因之一[5]；最重要的是金珊瑚无小刺状突起特征，是金珊瑚在宝石学特征中一大特征点。

图5 金珊瑚的红外光谱图Fig.5 IR spectra of Golden Coral

图6 样品B-1的扫描电镜图Fig.6 The SEM of sample B-1

图7 样品G-1的扫描电镜图Fig.7 The SEM of sample G-1

5 结论

本次论文对角质型珊瑚的鉴别特征探讨研究，并进行多种多次实验，归纳总结出以下几点重要的结论：

(1)黑珊瑚在紫外荧光灯下LW是弱-暗黄绿色，SW是弱-灰绿色。肉眼观察整体结构细密，质感很好，强光下可见裂隙处是较鲜艳的褐红色，放大发现只在大间隙中有少量的小刺，无明显同心圆状的年轮结构和放射状纹路。

(2)金珊瑚表面为金属光泽，整体是金黄色、浅黄色，常伴有黄绿、金、蓝、蓝绿、紫色等晕彩。金珊瑚无小刺特征，表面为下凹的纵纹，放大可见纵纹中还有下凹的无规律凹坑，凹坑边缘圆滑。底部可见同心圆的年轮状结构，中心轴为牙白色，也呈现弱金属光泽，但无放射状结构。

(3)红外光谱仪测试过程中发现，黑珊瑚基本由有机质组成，不含或者几乎不含碳酸盐等矿物成分。而金珊瑚不仅仅由有机质成分组成，并且含有碳酸盐等钙质类组分，如明显的峰值1413 cm-1、875 cm-1分别是方解石和文石的特征谱峰。

(4)扫描电子显微镜下明显可见角质型珊瑚的微生长结构，如黑珊瑚的结构很细密，层间无小刺重叠生长特征，而黑珊瑚原枝的表面则有针状的小刺，但内部层间同样未见明显小刺结构。金珊瑚表面的纵纹和下凹小坑放大发现类似鳞片特征，生长大层之间厚度较均匀，无小刺特征。