保山南红玛瑙的显微特征研究

许 艳

（保山学院 工程技术学院，云南 保山 678000）

玛瑙属天然矿物，我国玛瑙资源物产丰富，其中云南保山南红主要赋存第四系地层，属云南特色珠宝品种，一度被深加工成为各类工艺品，市场关注度和价值极高。同样保山南红玛瑙作为国宝“永子”的重要特定原料，对非遗的传承有极高的价值与深远的影响意义[1]。

除云南保山南红玛瑙外，我国还产有四川凉山南红玛瑙[2]，辽宁阜新北红玛瑙等[3]。尽管大量的研究报道了玛瑙主要由石英组成，玛瑙的主要成分为SiO2，但由于地层、构造、矿床等差异，不同产区玛瑙结构有明显差异。

目前，学术界对保山南红玛瑙的研究还未形成体系，目前针对南红玛瑙的研究大量集中在色度学研究[4]、基本宝石学特征研究[5]、谱学特征研究[6]，而针对保山南红玛瑙的显微特征研究还少有报道。扫描电镜在不同领域拥有广泛的应用[7]。基于不同产区玛瑙在结构上的明显差异，本研究通过扫描电镜解析保山南红玛瑙的微观结构特征，通过能谱扫描分析不同微观结构的元素重量百分比与原子百分比。这对建立保山南红玛瑙完善的研究体系具有重要意义，同样地，对保山南红玛瑙的鉴定与鉴别提供重要参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料来源

本次研究用的南红玛瑙采自云南省保山市隆阳区杨柳乡，颜色呈现浅红色，有较多裂隙，肉眼观察可见大面积为隐晶质结构，局部呈现晶质，断面光泽柔和。获取的实验材料先用去离子水超声清洗120 s，去除表面物理吸附的各类杂质。然后采用真空干燥箱40℃真空干燥48 h。经超声清洗和真空干燥后的试验样本用于开展后续研究。

1.2 扫描电镜分析

经过超声清洗和真空干燥的实验样品，首先进行真空溅射喷金处理（喷金靶材：金靶合金），使样本表面产生导电性，使用扫描电子显微镜（捷克：TESCAN MIRA LMS）分别对样品断面处微观组织结构进行观察并拍摄保存。拍摄成像过程中，探测器类型为SE，电子束强度为15 keV，放大倍数为200倍-20 000倍不等。

1.3 能谱分析

扫描电子显微镜与X射线能谱（EDS）分析仪集成，能谱仪型号为OXFORD。采用能谱扫描的方式分别对南红玛瑙测试样品表面在五个不同微观形貌位置进行点扫，获取南红玛瑙的能谱图、重量百分比、原子百分比等信息。

2 结果分析

2.1 保山南红玛瑙微观结构

保山南红玛瑙电镜扫描电镜成像结果如图1所示，图1（a）为放大倍数为200倍时的成像结果，可以直观地观察到南红玛瑙表面微观形貌主要分为两个区域，其一为表面布满突起的粗糙结构，其二为相对平整光滑的表面形貌，分别在图1（a）中用方框b和方框c标识。为进一步探究其微观尺度的结构与形貌，分别对两个不同区域放大至500倍，其微观形貌对应图1（b）和图1（c）。继续放大SEM图像至2 000倍，5 000倍和100 000倍，图1（b）和图（1）c的微尺度结构分别如图1（d）-（f）和图1（g）-（i）所示。由图1（d）-（f），我们发现，在微观尺度上其呈现出且具有孔洞结构的块状物质堆积状态，我们推测这可能是铁矿物质等浮于石英基底上导致的。此外，由图1（g）-（i）依旧可见，此处同样在微观尺度表现出有少量结晶块堆积在表面。

图1 保山南红玛瑙SEM

另外，我们发现在图1（a）右上角，表面附着有丝状结构，在图1（d）和图1（e）中，同样发现了类似的结构，这在此前研究人员报道的四川凉山南红玛瑙和辽宁阜新北红玛瑙中是从未被提及的[2,3]。

2.2 能谱分析结果

为进一步探究南红玛瑙不同微观结构物质元素组成的差异，采用能谱扫描如图2所示，分别对5个不同区域开展能谱扫描分析。

图2 能谱分析

南红玛瑙能谱分析结果分别如图3和表1所示。结果发现在图1（b）类区域和图1（c）类区域，Si元素和O元素表现出了相似的结果，而最主要的差异为Al元素和Ca元素含量的不同。这与先前研究人员对玛瑙的报道结论一致，保山南红玛瑙主要成分同样为SiO2。而图1（b）类区域的能谱扫描结果验证了我们在扫描电镜结果分析过程中的推测，其表面堆积物质极大可能为铝铁矿。

图3 南红玛瑙能谱分析结果

表1 南红玛瑙元素百分比能谱分析结果

由表1可以更加直观地分析，EDS1-EDS3的Al元素重量百分比和原子百分比均明显高于和EDS4和EDS5，Ca元素的重量百分比明显高于和EDS4和EDS5，原子百分比与EDS4和EDS5相近。Fe元素在EDS4处重量百分比与其他测点存在明显差异。这进一步证明了图1（b）类区域存在铝铁矿堆积。

3 结论

对保山南红玛瑙显微放大观察并成像，对微观结构与能谱进行了测试分析，得出以下结论：

外观上，保山南红玛瑙颜色呈现浅红色，整体呈半透明，有较多裂隙，肉眼观察可见大面积为隐晶质结构，局部呈现晶质，断面光泽柔和。

经显微放大可见，保山南红玛瑙在微观形貌上主要呈现出表面布满突起的粗糙结构和相对平整光滑的表面形貌两种微观尺度上的结构，产生这种表面差异的主要原因是表面堆积物的非均匀分布引起的。

能谱分析结果表明，保山南红玛瑙主要矿物为石英，主要化学成分为SiO2，表面堆积物质主要为铝铁矿。

相较四川凉山南红玛瑙和辽宁阜新北红玛瑙，保山南红玛瑙在显微特征上表现出了其独特的性质，保山南红玛瑙表面微观结构上附着有独特的丝状结构，其表面微观结构出现明显的分区差异。这对保山南红玛瑙品质鉴定鉴别提供重要参考。