天然翡翠与注胶染色翡翠的鉴定研究

黄兰椿 王恩文 伍 倩 王 海

(安顺学院资源与环境工程学院，贵州 安顺561000)

翡翠是以辉石类矿物组成的纤维状集合体，主要矿物为硅酸钠铝又称硬玉，其次含有绿辉石、钠铬辉石、钠钙辉石，以及少量的角闪石、长石、铬铁矿、褐铁矿等[1]。组成矿物常呈柱状、纤维状、毡状致密集合体，无解理[2]。颗粒在内部或断面上可呈现发亮的纹理，翡翠表面呈油脂光泽或者玻璃光泽，成品呈半透明至不透明，极少透明，常含有微量元素Ca、Cr、Ni、Mn、Mg、Fe等，颜色多样，可呈红橙黄绿青蓝紫，属于非均质集合体岩石种类变质岩晶系，主要组成矿物属单斜晶系。90%的翡翠产自缅甸北部的雾露河流域的第四纪和第三纪砾岩层次生翡翠矿床中[3]。

由于质地优良的翡翠市场价值高，因此出现了对劣质翡翠进行人工改造的情况，主要方法为对天然劣质翡翠进行酸洗注胶处理以及染色处理。结构过于致密的翡翠，孔隙度低，不适用注胶及染色处理。一般选择含有次生色，结构松散，晶粒粗大，质地低劣的翡翠，通过切割，酸洗漂白，碱洗增隙，清洗烘干，真空注胶和固结成为底色均匀、透明度较好的注胶翡翠。染色翡翠也会挑选中粗粒结构，有一定孔隙度的翡翠作为原料，通过切割，酸洗漂白，碱洗增隙，清洗之后，加热使之孔隙扩张，然后把处理好的翡翠浸泡到有机染料中，加热使染料快速浸入翡翠空隙。烘干翡翠，使翡翠孔隙中沉淀染料，成为染色翡翠。注胶后的翡翠可经过整体或者局部的染色，成为注胶染色翡翠[4]。注胶染色翡翠常常以假乱真，混淆在天然翡翠中，因此对天然翡翠与注胶染色翡翠的鉴定，是区分真假翡翠的关键。

本实验选取两块翡翠样品进行鉴定，通过放大镜观察样品表面及内部特征，静水称重法测算两块翡翠的密度，查尔斯滤镜观察两块翡翠的颜色变化，紫外荧光照射翡翠样品观察翡翠的荧光效应，以及紫外光谱分析的方法来鉴定两块翡翠样品是天然翡翠还是注胶或注胶染色翡翠。

1 样品特征

在图1中，图1-a和图1-b展示的是翡翠样品A，样品A的长度为32.2mm，宽度为11.0mm，厚度为4.5mm。翡翠样品A通体呈现淡绿色，表面有玻璃光泽，在透射光观察下，A由粒状和纤维状的小矿物颗粒组成(图2)。图1-c与图1-d展示的是翡翠样品B，样品B上半部是白色，下半部最后3mm呈浓绿色，长度为38.3mm，宽度为23.1mm，厚度为7.0mm。翡翠样品B表面有蜡状光泽，在透射光观察下，B的内部结构是网状结构，矿物颗粒不清晰(图2)。

图1 翡翠的尺寸

图2 透射光下的翡翠样品

2 鉴定方法

2.1 放大镜观察法

本实验采用手持放大镜观察翡翠样品A与B，手持放大镜倍数为10倍放大镜。放大镜观察分为表面观察和内部观察。表面观察，主要看样品表面是否具有明显可见的分布较均匀的蛛网状或沟渠状裂纹，这是漂白填充翡翠的特征，再观察样品是否具有“橘皮效应”，某些非金刚砂抛磨过的翡翠表面可能具有橘皮纹路，这是由于随机定向的晶体因排列方向不同，导致翡翠的表面出现硬度差异，在打磨过程中就会出现橘皮状表层。内部观察，主要是在镜下观察翡翠样品是否具有翠性，翠性是否明显。

2.2 静水称重法

静水称重法是在常温常压下，测算翡翠的重量与等体积水重量的比值。翡翠样品A与B的重量可通过天平直接称出，根据阿基米德原理，等体积水的重量等于翡翠在水中的重量。因此，ρ翡翠=W空气中的翡翠÷W水中的翡翠。

实验前清洁翡翠样品A与B，首先分别称出翡翠样品A与B在空气中的重量；其次取一只烧杯，加一定量纯水，若需降低水的表面张力，可在水中加入少量清洁剂。用细线将翡翠样品A与B捆好后，分别将翡翠样品A与B放入盛水的容器内，要求翡翠样品A与B全部入水悬浮于水中，分别称出翡翠样品A与B在水中的重量，注意消除气泡。按照上述公式计算出翡翠样品A与B的密度。

2.3 查尔斯滤镜法

查尔斯滤色镜是由能吸收特定波长的两片滤色片组成，本实验使用塑料框固定的滤色片。其使用环境要求为黑色或者白色无反射背景，样品要求为干净的翡翠。实验前清洁翡翠样品A与B和滤色镜，用擦钻布、蘸酒精的棉签擦净翡翠样品A与B。滤色镜可以用不起毛的棉布或镜头纸、脱脂棉球擦净，之后将翡翠样品A与B置于黑色无反射的背景上，使用强白光照射，距离样品上方30-40cm处，手持滤色镜贴近眼睛观察样品在滤色镜下呈现的颜色。若实验样品的颜色较深，光源需要增强。透过查尔斯滤色镜所见颜色的深度取决于待测样品的大小、形状、透明度及其本身颜色深度。翡翠样品含铁量高时也会抑制红色的出现[5]。

2.4 紫外荧光观察法

本实验采用365nm的短波紫外光灯对翡翠样品A和B进行观察。365nm为可以看到的光，颜色略带紫光，能准确辨别细微痕迹。把翡翠样品A与B分别放在黑色背景下，用365nm紫外光灯照射翡翠样品，观察翡翠样品A和B是否具有荧光。

2.5 紫外光谱分析法

本实验采用的V-5000紫外可见分光光度计，品牌为上海元析仪器，测试波长范围为325-1000nm。仪器的使用温度为5℃-35℃，相对湿度小于85%，仪器的额定电压为220V±22VAC，频率为50Hz。测试前在光路中放挡光体，检查透过率是否显示为0.0%T。在调0A/100%T之前，确保已把空白样品放入光路中，否则调0A/100%T的结果不是扣除空白样之后的0A/100%T，会导致测量结果不准确。

测量透过率，选择透过率测量模式，使仪器状态指示灯指在T，同时屏幕显示为透过率。设定测试波长437nm、630nm、660nm和690nm，转动波长调节旋钮，使波长刻度线指在待测波长的位置。调100%T，把空白样品放入光路中，在当前测试波长下对空白样品进行调100%T。用空白样品调100%T后，把待测样品放入光路中，测试当前波长下的透过率[6]。

测量吸光度，选择吸光度测量模式，使仪器状态指示灯指在A，同时屏幕显示为吸光度。设定测试波长437nm、630nm、660nm和690nm，转动波长调节旋钮，使波长刻度线指在待测波长的位置。调0.000Abs，把空白样放入光路中，就当前测试波长下，对空白样品进行调0.000Abs。之后，把待测样品放入光路中，显示读数就是样品当前测试波长下的吸光度。

3 结果

3.1 放大镜观察结果

翡翠样品A呈玻璃光泽，在光照下可看到些许闪闪发光的小面，如同苍蝇翅，翠性明显，总体来看翡翠样品A种细腻，水头好，橘皮效应不明显。翡翠样品B带蜡状光泽，在光照和放大镜的观察下，可见内部有网纹状结构，形态像干裂土壤的裂纹，局部可见细小裂纹相对集中，翡翠样品B裂隙边缘较为圆滑，翠性不明显，在下部浓绿色的部分，光照观察发现裂隙中的绿色更深，无橘皮效应特征。

3.2 静水称重结果

静水称重的结果如表1所示，翡翠样品A在空气中的重量是4.90g，在水中的重量是1.48g。翡翠样品B在空气中的重量是8.23g，在水中的重量是3.23g。通过公式ρ翡翠=W空气中的翡翠÷W水中的翡翠，计算出翡翠样品A与翡翠样品B的密度分别为3.31g/cm3和2.55g/cm3。

表1 翡翠样品A和B在空气和水中的重量

3.3 查尔斯滤镜观察结果

以白色强光源照射翡翠样品A和样品B，并透过查尔斯滤镜对两块翡翠进行观察，如图3所示，翡翠样品A呈现原来的淡绿色，没有颜色的变化，而翡翠样品B白色的部分仍然是白色，而下半部绿色的部分变成了红色。

图3 查尔斯滤镜下的翡翠样品

3.4 紫外荧光观察结果

如图4所示，用365nm的短波紫外光灯对翡翠样品A和B进行照射，发现样品B通体发蓝白色荧光，而样品A不发光。

图4 紫外荧光照射下的翡翠样品

3.5 紫外光谱结果

翡翠样品A和B 在不同波长的光波下进行吸光度与透过率的测试，结果如表2和表3所示。在表2中，翡翠样品A和B在437nm的光波透射下，翡翠样品A的吸光度为1.245Abs，高于翡翠样品B的吸光度0.972Abs，而在630nm、660nm及690nm的光波透射下，翡翠样品B的吸光度分别为1.194Abs、1.267Abs及1.182Abs，都分别高于翡翠样品A的吸光度1.069、1.148和1.074。

表2 翡翠样品A与样品B的不同波长光波的吸光度(Abs)

在表3中，473nm的光波透过翡翠样品A和B时，样品A的透过率7.6%低于样品B的10.4%，而在630nm、660nm和690nm的光波中，样品A的光波透过率分别为3.6%、6.3%和4.6%，均高于样品B的光波透过率2.7%、2.4%和2.9%。

表3 翡翠样品A与样品B的不同波长光波的透过率

4 分析

4.1 放大镜观察分析

翡翠的翠性是区别其他相似玉石和仿冒品的特征之一，通过观察翡翠样品A，可见长方形及方形的晶体交叉排列，可见闪光或者纤维状者，表明翡翠样品A翠性明显。样品A由于种细腻，其中硬玉矿物的颗粒度越小，结合紧密，水润透明度高，抛光面的橘皮效应不明显。翡翠样品A具有天然翡翠的内部结构特征。

样品B有蜡状光泽，上部呈白色，底色干净没有杂质，内部可见分布较均匀的如干裂土壤的裂纹。在光照和放大镜的观察下，翡翠样品B内部矿物颗粒不明显，不可见闪光或纤维状者，因此，翠性不明显。翡翠经过酸洗、漂白以及充胶，可能存在上述观察的特征。酸洗使翡翠中的杂质被溶解带出，因此脏底被漂白，但是也因此这种翡翠的内部结构会比较稀松，内部的矿物解理不连贯，矿物颗粒的边缘受到溶蚀，边界模糊，颗粒的破碎程度较大。此情况下，注胶填充被酸洗破坏的裂隙和溶蚀小坑，会使翡翠质地变密但蜡状光泽增强。样品B下部浓绿色的部分，光照观察发现裂隙中的绿色更深，说明样品B在注胶后，可能进行了局部染色，染色剂更多集中在裂隙中，使裂隙中的绿色变深。通过上述观察和分析，样品B具有注胶和染色翡翠的特征。

4.2 密度分析

采用静水称重法，称量并计算翡翠样品A与B的密度，分别为3.31g/cm3和2.55g/cm3。密度是天然翡翠区别于其他种类玉石、仿制翡翠及人工处理翡翠的一个重要指标。大部分天然翡翠的密度位于3.30～3.36g/cm3，而多数仿制的及人工处理的翡翠密度低于这个区间值。那么注胶的翡翠因含有胶质填充物，密度一般也会低于3.30～3.36g/cm3的区间值。从计算结果看出，翡翠样品A的密度3.31g/cm3在天然翡翠的密度区间，而翡翠样品B的密度2.55g/cm3低于天然翡翠的密度区间，说明样品A具有天然翡翠的密度特征，而样品B不具有天然翡翠的密度特征。

4.3 查尔斯滤色镜分析

查尔斯滤色镜是一种特殊的光学镜片，它只能透过红色及部分黄绿色的光，吸收其他色光的滤色镜[7]。判断翡翠价值高低的一项重要指标是翡翠的颜色，翡翠中尤以阳绿色为贵重，因此人工处理底色浅淡或是白底的翡翠，使其变成阳绿色一般有两种方式，第一种是辐射上色，第二种是染料染色。大部分翡翠改变颜色，都是以染色为主。高温加热使翡翠矿物颗粒及解理裂隙之间发生膨胀，而后把该翡翠浸泡在含铬的绿色染料中上色。在染色过程中使用高压，可使染料更加快速地填充到翡翠膨胀的裂隙中[8]。在查尔斯滤镜下，用含铬染料染色的绿色翡翠会变成粉红至棕红色，而天然绿色翡翠在滤镜下不变色。因此，在查尔斯滤绿色镜下变红的绿色翡翠，都不是天然翡翠，是染色翡翠或者其他原料制成的仿冒翡翠[7]。

通过查尔斯滤镜观察白色强光照射下的两块翡翠样品(图3)，翡翠样品A呈现原来的淡绿色，颜色没有变化，而翡翠样品B下半部的绿色部分变成了红色，说明样品B的绿色部分是用含铬染料染色而成。有的翡翠用含氧化镍的染料染绿，在滤色镜下不变色[5]。因此，样品A没有在查尔斯滤镜观察下变色，也不一定是天然翡翠，还要结合其他几种鉴定方法，综合性地对样品A的性质进行判断。

4.4 紫外荧光观察分析

吴彬和冯安生认为有部分白色的天然翡翠在紫外荧光观察下会呈现弱橙色荧光[9]，但是没有经过人工处理的天然翡翠，以及不含矿物杂质的天然翡翠，在紫外荧光观察下都没有荧光效应。有机胶体有荧光效应，酸洗处理后的翡翠结构稀松，胶体浸入翡翠中，那么在紫外荧光的照射下，翡翠就会出现蓝白色的荧光。荧光的强弱与充填的树脂的种类有关，改变注胶的化学性质可以改变注胶的荧光效应，市场上也出现了弱荧光甚至是没有荧光的注胶翡翠[10]。本实验用365nm的短波紫外光灯对翡翠样品A和B进行照射(图4)，发现样品B通体发蓝白色荧光，而样品A不发荧光，说明样品B应该是注胶翡翠。对样品A的鉴定，还需联合其他几种鉴定手段共同判断是否是天然翡翠。

4.5 紫外光谱分析

每个元素有固定的吸收光谱特征，利用紫外光谱分析可以鉴别翡翠颜色的真假，从而区别天然翡翠和人工处理翡翠。翡翠样品A和B在437nm的光波透射下，翡翠样品A的吸光度为1.245Abs，高于翡翠样品B的吸光度0.972Abs，样品A的透过率7.6%低于样品B的10.4%。翡翠样品A在紫光区437nm处吸光度比样品B更高，且有明显的吸收峰。天然翡翠在437nm处也有明显的吸收峰，这是由于硬玉成分中含有微量的铁元素形成的。在630nm、660nm和690nm的光波透射下，样品A的光波透过率分别为3.6%、6.3%和4.6%，均高于样品B的光波透过率2.7%、2.4%和2.9%，翡翠样品B的吸光度分别为1.194Abs、1.267Abs及1.182Abs，都分别高于翡翠样品A的吸光度1.069Abs、1.148Abs和1.074Abs。铬元素染色的翡翠，在红光区630nm、660 nm、690nm处有吸收峰，而天然翡翠的绿色是由于硬玉含铬造成的，含铬硬玉对可见光的吸收特征与绿色染料对可见光吸收特征截然不同，不在630nm、660 nm、690nm光波中产生明显吸收峰。因此，翡翠样品A具有天然翡翠的光谱吸收峰值特征，而翡翠样品B相较于样品A具有铬染色特征。

结 论

翡翠样品A通过以上五种鉴定方法显示，它具玻璃光泽、翠性明显，密度为3.31g/cm3位于天然翡翠的密度区间3.30～3.36g/cm3内，查尔斯滤镜下不变色，在紫外荧光照射下无荧光效应，紫外光谱分析中，在437nm光波透射下的吸光度为1.245Abs，显示了明显的铁元素吸收峰值，相对于翡翠样品B，它的铬吸收值较低且吸收峰值特征不明显。因此，翡翠样品A为天然翡翠。

翡翠样品B通过以上五种鉴定方法显示，它呈蜡状光泽，翠性不明显，其内部纹理呈龟裂状，样品B下部浓绿色的部分，裂隙中的绿色更深，可能是染色剂大多集中在裂隙的原因。样品B的密度为2.55g/cm3低于天然翡翠的密度区间3.30～3.36g/cm3，查尔斯滤镜下绿色的部分变成红色，在紫外荧光照射下通体出现蓝白色荧光，紫外光谱分析中，在437nm的光波透射下，吸光度为0.972Abs，不具有明显的铁元素吸收峰值，在630nm、660nm及690nm的光波透射下，它的吸光度分别为1.194Abs、1.267Abs及1.182Abs，具有较高的铬吸收峰值特征。因此，翡翠样品B为注胶染色翡翠。