月光石与无色透明拉长石的异同

钟媛媛

中国地质大学（北京）珠宝学院，北京 100083

前 言

长石是地壳中最主要的造岩矿物之一，约占地壳重量的50%，占其体积的60%。十九世纪，矿物学家对长石的研究开始大量涌现。随着社会的发展及技术的进步，对矿物的分析测试手段日益完善，前人对长石的研究也越来越深入，从各个角度对长石进行研究的文章时常见诸发表，而且还出版了许多有关长石的专著。

在宝石学中，长石族矿物常常被作为特殊光学效应的教学范例。日光石、月光石、拉长石都是具有特殊光学效应的宝石，其中拉长石更是因其丰富的晕彩色而成为长石类宝石中最有价值的品种之一。

图1 具有蓝色、黄色晕彩的拉长石（钟媛媛 摄）Fig.1 Labradorite with blue and yellow labradorescence (Photograph by Zhong Yuanyuan)

图2 无色透明拉长石及其晕彩（钟媛媛 摄）Fig.2 Colorless transparent labradorite and labradorescence (Photograph by Zhong Yuanyuan)

目前市场上出现了一种长石品种，外观呈无色透明，有蓝色、橙黄色晕彩，不少商家将其作为月光石进行销售，但经检测证明，该种无色透明、带有蓝色、橙黄色晕彩的长石属斜长石系列，并非月光石所属的碱性长石系列。此二种长石在外观上十分相似，肉眼难以区分，因此探讨二者在仪器鉴定上的区别十分必要。

基于此，本文将从基本宝石学特征、成分、谱学特征的角度，将无色透明拉长石与月光石进行比较，分析其异同，总结出二者的区分方法，为消费者的正确选购提供理论支持和技术指导。

1 无色透明拉长石的研究现状

由于从宝石学角度对拉长石研究的文章较少，笔者查阅了一部分现有的宝石学专著，发现宝石学专著中对晕彩拉长石的描述不尽相同，而对无色透明的晕彩拉长石的研究更是少之又少，现将前人的论述总结如下：

《系统宝石学》[1]中提到，晕彩拉长石的特征是将宝石样品转动到一定角度时，可见样品整块明亮起来，显示出蓝色、绿色以及橙色、黄色、金黄色、紫色和红色的晕彩效应，而晕彩效应形成是由于拉长石聚片双晶薄层之间的光的相互干涉，或是拉长石内部所含的细微片状赤铁矿包裹体及一些针状包裹体使拉长石内部产生光的干涉而引起的。有一种被称为“黑色月光石”的拉长石因内部含针状包裹体而呈暗黑色，产生蓝色晕彩，按适当方向切磨可产生猫眼效应。而关于透明拉长石，在美国、墨西哥和澳大利亚发现的透明拉长石内部含有暗色针状矿物包裹体、片状磁铁矿包裹体等，还有产于美国Millary县的不具有晕彩效应的无色至浅黄色拉长石，产于马达加斯加的蓝色晕彩的、内含黑色针状包裹体透明拉长石。《系统宝石学》中所描述的透明拉长石在紫外光下只呈弱的荧光，而在X光下发亮绿色的荧光。

余晓艳[2]认为，具晕彩效应的拉长石体色一般为橙色至棕色、棕红色和绿色、灰色至灰黄色，具有蓝色和绿色的晕彩效应。晕彩拉长石一般含有大量定向排列的针状、片状钛铁矿包裹体使得宝石呈暗黑色。对于在宝石贸易中商人经常提到的“光谱石”和“彩虹月光石”，《有色宝石学教程》的解释如下：“光谱石”是指主要产于芬兰、具有蓝色、绿色、黄色及偶尔出现红色晕彩的拉长石；“彩虹月光石”是指产于印度、可显示单色或蓝色、绿色、黄色、橙色和粉色多色晕彩的无色透明拉长石。根据这些描述可初步断定，目前市场上所出现的无色透明、带有蓝色、橙黄色晕彩的拉长石，极有可能属于产自印度的所谓“彩虹月光石”。

谢浩[3]认为，根据包裹体和透明度的不同可将晕彩拉长石分为三类。第一类是不透明的晕彩拉长石，多为灰色、黑色等深体色，其晕彩颜色多为蓝色、绿色，也可见橙色、黄色、黄绿色等，在同一样品上常常可以见到几种颜色，该种晕彩拉长石中含有大量定向性好的暗色针状或片状磁铁矿包裹体；第二类是有暗色包裹体的透明晕彩拉长石，其外观近乎无色，完全透明，晕彩颜色有粉红色、橙色、绿色、蓝色等，内部有大量暗色针状包裹体以致影响其明亮程度，使其看上去偏暗；第三类则是无暗色包裹体的透明晕彩拉长石，近于无色，完全透明，外观酷似月光石，其晕彩颜色有粉红色、橙黄色和蓝绿色，内部含暗色包裹体，并且大量定向排列的线状微裂隙。

我国内蒙古中部地区产出一种宝石级的拉长石[4]，其体色呈黄色、酒黄色，也有少量为白色或无色，全透明至半透明，内部有云雾状包裹体、定向排列似芦苇须根的气孔以及毛发状、小板状或针状的钛铁矿、金红石等包裹体，在薄片中看不到明显的环带结构及双晶结构。

2 国内外研究方法

研究长石的宝石矿物学特征的方法通常有镜下鉴定、X射线粉晶衍射（XRD） 分析、等离子直读光谱分析（ICP—AES）、电子探针（EPMA）分析、扫描电镜（SEM） 分析、透射电镜（STEM） 分析等方法。

镜下鉴定的方法是将样品磨制成两个方向的定向薄片，其中一个方向平行晕彩效应方向，另一个方向垂直于产生晕彩效应平面的方向。在偏光显微镜下进行观察，可观察到其颜色、透明度、突起、解理、轴性及光性和消光特点等特征，从而确定样品的大致种类[5]。

X射线粉晶衍射分析的方法是将样品制成粉末样，利用X射线粉晶衍射仪对样品进行测试，得到衍射图谱和衍射数据表，分析不同颜色样品的d值（主要谱线），确定被测样品矿物组成[5]。再利用checkcell软件对样品的衍射数据进行处理，计算出样品的晶胞参数，从而说明样品的光学效应与晶体结构之间的关系[6]。

等离子直读光谱分析的方法是将样品制成粉末样，利用PS—6型电感耦合等离子体—原子发射光谱仪对样品的钾、钠、钙三种主要常量元素进行分析，将钾、钠、钙的含量关系投影到长石三角形分类图上，从而确定拉长石的品种[5]。

电子探针分析是将样品磨制成薄片，利用电子探针测试样品微区成分，从而可以计算出其化学式和端元分子式，确定其种属[4]。

对于晕彩效应与拉长石成分和结构之间的关系的研究，可以利用场发射高分辨透射电镜技术结合扫描电镜等对月光石从表面到内部进行深入的观察和分析，并运用STEM对出溶结构层进行线扫描，测定连生结构的成分，从而找出晕彩效应的颜色与样品成分、结构三者之间的关系[7]。

3 无色透明拉长石与月光石的区别

3.1 基本宝石学特征

无色透明拉长石与月光石分属不同的长石系列，因此其基本宝石学特征也有所区别。无色透明拉长石的折射率在1.54左右（点测法），比重约为2.67[3]，而月光石的折射率范围在1.520～1.525左右，比重2.56～2.57[5]。

将两种宝石切磨成薄片后在显微镜下观察到二者的光性特征也不尽相同，两种宝石的光性特征见下表：

表1 无色透明拉长石与月光石的光性特征对比Table 1 Comparison of light characteristics between colorless and transparent labradorite and moonstone

3.2 成分

龙西法[5]利用ICP—AES对样品进行了K、Na、Ca三种主要常量元素的分析，将所测三种元素的含量进行三元投图，证明月光石属于碱性长石中的正长石。同时他还对晕彩拉长石进行了电子探针分析，结果表明晕彩拉长石中主要的常量元素为Ca、Na，只含少量的K，且Ca、Na原子数之比为53：47，与其在偏光显微镜旋转台上所测得的斜长石牌号An=57相接近。

Venkateswara Rao R[8]利用XRD对印度东部产出的月光石进行了测试，所得出的衍射图谱（见图3）与正长石的标准图谱一致。彭艳菊[6]对晕彩拉长石进行了XRD测试，发现不论何种晕彩色的拉长石其XRD谱线均基本一致（见图4），与JCPDS标准卡片中的拉长石相匹配，表明其矿物组成为斜长石系列中的拉长石，也说明了拉长石的晕彩色与其晶体结构无关。

图3 月光石的XRD衍射图谱Fig.3 XRD spectrum of moonstone

图4 拉长石的XRD衍射图谱Fig.4 XRD spectrum of labradorite

红外光谱中长石的吸收谱带及归属大致如下[9]：1200～950 cm-1范围内的的吸收与Si—O，Si(Al)—O的伸缩振动有关，900～650cm-1范围内的吸收归属于Si—Si，Si—Al(Si)伸缩振动，650～550cm-1范围内的吸收属于O—Si(Al)—O, Si—O—Si弯曲振动，550～400 cm-1归属于Si—O—Si弯曲振动与K—O（或Ca—O、Na—O）伸缩振动相耦合。

矿物的红外光谱与其成分、结构密切相关[10]，拉长石与月光石同属长石族矿物，但二者之间存在不同元素类质同象替换的情况，在成分上有所区别，这一区别也体现在红外光谱上。拉长石与月光石的红外吸收谱带的区别见下表：

表2 月光石与拉长石红外吸收谱带对比Table 2 Comparison of Infrared Absorption Bands of Moonstone and Labradorite

3.3 特殊光学效应的形成机理

龙西法[5]认为，月光石中钠长石沿（601）面方向出溶于钾长石中，出溶条纹的厚度在几十到几百个纳米之间，在[601]方向上，两种条纹长石相间排列，钠长石条纹的厚度小于钾长石条纹的厚度，且两种长石的光性有差别，这种结构符合了光的散射条件。根据月光石的结构特点和月光效应的表现特征，可以认为月光效应是由光的散射作用引起的。

Lapot W[11]认为，月光石中微纹长石及隐纹长石的结构是导致月光效应的原因。月光效应仅出现于具有微纹长石、隐纹长石或超微纹长石结构的长石中。根据条纹长石的结构特性，可以观察到不同的晕彩效应的颜色：超微纹结构为淡蓝色，微纹结构为蓝色，隐纹结构为紫蓝色。也就是说，不同月光石的颜色取决于出溶条纹的厚度。

彭艳菊[12]认为拉长石的晕彩色是因其内部的层状出溶结构对光的干涉所致，当结构层厚度处于128～292nm之间时出现可见光范围内的干涉色。受环境影响，结构层不一定绝对平行，表面也并不完全平坦，因而同一颗晶体的晕彩色可能变化多样，或出现有如地形图上等高线似的干涉色。

拉长石的出溶结构层的成分由富钙和贫钙（富钠）两相长石组成，结构层的厚度主要受富钙相长石的控制。随着钙含量的增加，结构层相应地增厚，且富钙层的增大幅度优于贫钙层，从而导致晕彩色波长也随之增大。

拉长石的出溶结构层有其特殊的取向，由于结构层的取向在某种程度上取决于条纹的成分，因而不同产地和结晶环境的拉长石，尽管晕彩色相同，其出溶条纹中的钙含量和条纹的具体取向也不尽相同，但对于同一产地而言，干涉色波长与钙含量呈正相关关系。

为更好地显现晕彩，宝石的切割方向尽量平行于出溶结构层的方向。当宝石样品表面与内部出溶结构层存在角度时，要使得样品表面出现干涉色，则此角度必须小于45°，宝石表面与出溶结构层的夹角越小，观察到的晕彩就越明显[13]。

4 结论

在斜长石系列中，有晕彩的宝石品种有2种：钠长石和拉长石。钠长石的晕彩颜色较拉长石细腻。拉长石又可根据包裹体和透明度的不同进一步分为3类。近期在市场上出现了一新品种——无色透明、带有蓝色、橙色晕彩的拉长石，它与以往常见的拉长石最大的区别在于整体透明，内部无暗色包裹体，有大量定向的微裂隙，因而外观上酷似月光石。

月光石与无色透明拉长石同属长石族矿物，但分别为两个不同的类质同相系列，在成分上有所区别。无色透明拉长石的折射率与比重比月光石要高；偏光显微镜下月光石呈负低突起，二轴晶负光性，解理少见，不发育双晶，而拉长石则呈正低突起，二轴晶正光性，可见两组交角近90°的解理，聚片双晶发育；月光石中K元素含量较多，而拉长石中Ca、Na的含量则更多；二者的XRD谱线及红外光谱谱线均有较大区别。因此可以通过折射率与比重测试、镜下观察、成分测试及谱学测试来区分月光石与无色透明拉长石。

月光效应的形成是由光的散射作用所致，月光石的内部结构有利于光的散射作用的发生，月光石中出溶条纹的厚度决定了月光效应的颜色。

拉长石的晕彩色是因其内部的层状出溶结构对光的干涉所致，当结构层厚度处于128～292nm之间时出现可见光范围内的干涉色。拉长石的出溶结构层的成分由富钙和贫钙（富钠）两相长石组成，并且其出溶结构层有其特殊的取向，由于结构层的取向在某种程度上取决于条纹的成分，因而不同产地和结晶环境的拉长石，尽管晕彩色相同，其出溶条纹中的钙含量和条纹的具体取向也不尽相同，但对于同一产地而言，干涉色波长与钙含量呈正相关关系。