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钠长石玉与相似玉石在红外下的鉴别特征

钠长石玉与相似玉石在红外光谱仪下的鉴别特征

杨军1李映华2赵素鹏3李月4

（1,2,3云南省丽江市质量技术监督综合检测中心云南丽江674100

4云南省珠宝玉石质量监督检验研究研院云南昆明650000）

摘要：

宝玉石鉴定的特点是无损鉴定，即在宝玉石不受任何损伤的情况下，测试宝玉石的物理化学特性。

除宝玉石原料和特殊情况外，不得随意进行损伤性测试。

尽管有经验的宝石学家和从业人员凭肉眼观察能对某些宝石做出鉴别，但是大多数情况下，尤其是一些外观极相似的宝玉石，还是需要借助放大设备和某些常规仪器检测宝玉石物理化学等各项特征，才可能予以正确定名。

本文重点阐述了钠长石玉的宝石学特征以及钠长石玉与相似玉石在红外光谱仪下的鉴别特征。

关键词：

钠长石玉；宝石学特征；红外光谱仪；鉴别特征

Albitejadeandsimilarjadeinthelongundertheinfraredspectrometeridentificationfeatures

YANGJun，LIyinghua，ZHAOSupeng，LiYue

（ComprehensiveTechnicalInspectioncenterofLijiang674100，China）

Abstract:

thegemstonetestingischaracteristicofthenondestructiveidentification,thatis,inthetreasurejadewithoutanydamage,thetreasurejadetestofphysicalandchemicalcharacteristics.Inadditiontothetreasurejadestonematerialsandspecialcircumstances,donotgetoptionalinjurysextest.Althoughexperiencedgemologistsandemployeeswithmacroscopicobservationcanmakeforsomegemsidentification,butinmostcases,especiallyafewverysimilarappearanceofthetreasurejade,orturntoenlargeequipmentandsomeroutineinstrumenttestingtreasurejadephysicalchemistry,andotherfeatures,isitpossibletocorrectname.Thispapermainlyexpoundsthelongsodiumgemologicalcharacteristicsandlongsodiumandsimilarjadeintheinfraredspectrometeridentificationfeatures.

Keywords:

Albitejade;Gemologicalcharacteristics;Infraredspectrometer;Identificationfeatures

1引言

钠长石玉，英文名称：

albitejade,俗称“水沫子”，是近年来才出现的新品种。

它的特点是水头好，常带有蓝或绿色飘花，外观看上去十分的漂亮，貌似飘花玻璃种翡翠。

这几年由于翡翠资源的匮乏，水沫子的形质也具备宝石美丽、稀少、耐久的特征，逐渐被人们所接受并喜爱。

作者简介：

杨军（1975—），男，本科，高级程师，珠宝玉石鉴定，E-mail：

ljjames@.

2钠长石玉的宝石学特征

对钠长石玉外观进行观察，光泽一般是油脂至玻璃，颜色有灰白、灰绿白、灰绿、白色、无色等，为半透明到透明；内部常含有一些不透明的白色团状物，称为“白脑”。

在对样品进行测试中，用到的常规仪器有十倍放大镜、宝石显微镜、折射仪、偏光镜、二色镜、分光镜、紫外灯和天平等，以及一些大型仪器如X射线衍射仪、红外光谱仪和拉曼光谱仪等，对样品进行多方面、多角度的分析测定，最终达到预定的结果。

2.1常规仪器测试

折射率：

在国标中钠长石玉的折射率为1.52-1.54，点测法测量常为1.52-1.53。

在实验过程中，用折射仪对“钠长石玉”的半成品进行多次的测量，采用点测法测定，结果为为1.52-1.54，平均为1.53。

偏光镜：

用偏光镜观察不同的钠长石玉样品（样品都为半透明），由于它是多晶质矿物集合体，任何位置上总有部分小晶粒是非均质体，它们的消光位置不一样，所以在视域下始终保持全亮。

分光镜：

用分光镜对几块钠长石玉样品进行观察，未能见到特征吸收光谱。

紫外荧光灯：

利用紫外荧光灯对不同的钠长石玉样品进行荧光观察，都没有见到紫外荧光。

查尔斯滤色镜：

钠长石玉在查尔斯滤色镜下不变色。

密度：

在国标中钠长石玉的密度为2.60g/cm3-2.63g/cm3，利用静水力学法对钠长石玉样品进行密度测定，其密度值为2.578g/cm3-2.856g/cm3，平均值为2.673g/cm3。

硬度：

采用刻划对比的方法对钠长石玉的相对硬度进行了测定，用玛瑙、玻璃、黑耀岩及翡翠分别与钠长石玉进行刻划对比。

玛瑙、玻璃、黑耀岩、翡翠的硬度分别为6.5、5.5、5、6.5-7，能够知道钠长石玉易被翡翠划出痕迹，也能够被玛瑙刻划出轻微的痕迹，说明它的硬度略小于玛瑙；同时再用钠长石玉去刻划玻璃和黑耀岩，都能在它们之上留下轻微的划痕，说明它的硬度又略大于玻璃等，因此可知钠长石玉的摩氏硬度为6左右。

其它：

钠长石玉颜色多样，有灰白、灰绿白、灰绿、白色、无色等，光泽为油脂至玻璃光泽，呈参差状断口，具有{001}完全解理。

不过这些只能在鉴定中起辅助作用，通常宝石鉴定是无损鉴定，对于宝石成品不采用破坏测试手段。

2.2钠长石玉的矿物学特征

通过偏光显微镜对钠长石玉样品的观察，发现其主要矿物成分为钠长石，其次有少量辉石矿物和闪石类矿物。

岩石的总体结构为粒状变晶结构，局部为斑状变晶结构。

1）钠长石含量在90％左右。

半自形或他形粒状，无色透明，低负突起，干涉色1级灰白。

解理有的发育，有的不发育，聚片双晶在大部分薄片中不发育，在少数薄片中发育。

另外，在少数薄片中可见到两个世代的钠长石，第一世代钠长石呈半自形斑晶形式出现，粒度较粗，一般在1-3mm；第二世代钠长石，粒度较小，多呈他形，一般为0.01-0.1mm。

可明显地见到第二世代细粒钠长石呈细脉或网脉状穿插交代第一世代粗粒钠长石的现象。

2）辉石类含量很少，约占2-5﹪，薄片中无色，呈粒状或短柱状，自形或半自形，中一高正突起，解理发育，可见典型的两组正交的辉石型解理，干涉色为二级蓝绿或黄绿，有时可达三级，肉眼所见的“白脑”在镜下均为辉石，其粒度为0.02-1mm。

其具体种属在镜下难以确定。

3）闪石类含量较少，约占5-8﹪。

薄片中呈无色、浅黄绿、浅褐黄、浅蓝色等，中正突起。

晶体形态有两类，一类为柱状，多色性不明显，自形或半自形，可见典型的闪石型两组斜交的菱形解理，干涉色为二级黄、蓝绿，其粒度为0.02-0.8mm；另一类为针状或毛发状，有时集合成放射状，呈浅蓝色，具强多色性，干涉色为二级黄绿。

闪石类矿物是此类玉种“飘蓝花”的主要原因。

对钠长石玉样品中做X光衍射分析，结果显示浅色部分主要为典型的钠长石。

取钠长石玉样品中的“白脑”部分做X光衍射分析，结果显示主要为硬玉，取钠长石玉标本中的深色部分粉末做X光衍射分析，结果显示主要为镁钠铁闪石。

3红外光谱仪

红外光谱分析宝石矿物的原理是物质的分子在红外线的照射下，吸收与其分子振动、转动频率一致的红外光。

利用物质对红外光区电磁辐射的选择性吸收，对珠宝玉石的组成或结构进行定性或定量分析。

主要的方法有直接透射法、直接反射法、显微红外光谱法、粉末透射法。

在红外光谱分析中，波数4000-400cm-1（波长2.5-25ｕm）的中红外区域是宝石学应用和研究最广泛的光谱区域。

通常将中红外区再细分为两个区，即基团（官能团）频率区和指纹区。

4000-1500cm-1为基团频率区，该区出现的特征红外吸收谱带只与特定基团振动有关，而与该基团所在的物质无关，通常用于鉴别宝石中可能存在的基团。

1500-400cm-1为指纹区，指纹频率不是起源于某个基团的振动，而是由整个分子或分子的一部分振动产生的，与分子的结构有关，结构不同的分子，显示不同的红外吸收谱带，因而可以通过特定的红外图谱来识别特定的分子结构，从而鉴定宝石品种。

所用的实验仪器：

型号：

VARIAN640IR

光谱范围：

7800～375cm-1

分辨率：

优于1cm-1，0.7cm-1（未切趾）

波数精度：

＜0.01cm-1

配备30º漫反射附件

4钠长石玉与相似玉石在红外光谱仪下的鉴别

在当今的玉石市场上，经常会见到各种各样的仿冒翡翠的玉石，其中钠长石玉便是其中一个，必须加以识别。

如今因为钠长石玉美丽的外观以及所具有的宝石学特征，市场前景也十分的乐观，因此我们应该对它加以重视。

在这里主要讨论利用红外光谱仪进行鉴定的特征。

市场上较为常见的、易与钠长石玉混淆的品种有：

翡翠、软玉、符山石、独山玉、石英岩、蛇纹石玉等。

4.1钠长石玉

图1是用红外反射法对样品进行测试的图谱，钠长石的红外特征谱带位于1150、1090、1033、990、784、758、740、720、646、604、584、526、470、460、420、395、383、372、333cm-1波数，而如图可见样品的特征吸收峰位于1145、1086、1038、1003、785、719、649、599、534、479、418cm-1波数，它与标准图谱的峰值大致相同。

其中1086、1145cm-1属于Si-O的伸缩振动，1003、1038属于Si（Al）-O的伸缩振动。

785cm-1属于Si-Si的伸缩振动，719cm-1属于Si-Al（Si）伸缩振动，599、649cm-1属于O-Si（Al）-O的弯曲振动，479、534cm-1是O-Si-O弯曲振动与Na-O伸缩振动之耦合。

418cm-1属于Si-O-Si的弯曲振动。

图1钠长石玉的红外光谱图

4.2翡翠

4.2.1翡翠的化学成分

纯净的硬玉的化学成分可用化学式NaAl（Si206）来表示.但天然产出的翡翠中的硬玉常含有少量的能导致翡翠产生颜色的杂质元素，如Fe、Cr、Mn等过渡元素。

组成白色翡翠中硬玉化学成分常非常纯净，接近于上述的理想化学式，其各种化学元素的含量（ＷＢ%）为：

Na2O15.4、A12O325.2、Si0259.4。

但是，天然产出的硬玉常常含有多种的杂质元素或固溶体成分，含量较高的常见的杂质元素是Ca、Mg、Fe和Cr，其中Ca、Mg、Fe可看作为绿辉石的化学成分，Cr可看作为钠铬辉石的化学成分，铬含量高的硬玉，可以看成钠铬辉石与硬玉形成的固溶体；Ca、Mg、Fe含量高的硬玉，可以看成绿辉石与硬玉形成的固溶体。

4.2.2翡翠的红外光谱图

图2翡翠的红外反射光谱图

翡翠图2样品的红外反射光谱位于1081、950、850、662、586、529、468、431cm-1吸收峰和如图3样品位于1162、1077、969、848、584、525、470、429cm-1吸收峰是基本一致的，该吸收谱带是组成翡翠的主要矿物的伸缩和弯曲振动。

1077、1081、1162cm-1属于Si-O-Si的非对称伸缩振动，950、969cm-1属于O-Si-O的非对称伸缩振动，848、850cm-1属于O-Si-O的对称伸缩振动，584、586、662cm-1属于Si-O-Si的对称伸缩振动，468、470、525、529cm-1属于Si-O的弯曲振动，4429、431cm-1属于Na-O的弯曲振动。

图3翡翠（处理）的红外反射光谱图

图4翡翠的红外透射光谱图

图4样品的红外透射光谱吸收峰位于2503、2705、2845、2920cm-1，这是正常翡翠表面常有的石蜡的C-H伸缩振动吸收谱带。

而图5样品的红外透射光谱形成2323、2424、2485、2538、2591cm-1波数的吸收峰，像手指形状，反映树脂胶中苯中苯环上C-H键的振动吸收。

这是由于B货翡翠对红外光的吸收更为强烈时，除了指状峰外其他的峰系都消失了，同时透过区变窄。

图5翡翠（处理）的红外透射光谱图

4.3软玉

4.3.1软玉的化学成分和矿物组成

软玉是由纤维状的透闪石，或含铁透闪石，或阳起石微晶为主的集合体，由于组成的矿物颗粒细小，并且相互交织成毛毡状的结构，故韧性很大。

透闪石是一种含水的钙镁硅酸盐，其化学成分为Ca2Mg5（Si4O11）2（OH,F）2，当其中的Mg2+被Fe2+替代后，则形成阳起石[Ca2（Mg,Fe）5（Si4O11）2（OH,F）2]，纯净的透闪石无色，如含有少量的Fe2+则会产生不同色调的绿色。

阳起石为草绿一灰绿色。

4.3.2软玉的红外光谱图

图6样品的红外反射光谱图，它的吸收峰位于1040、997、916、759、682、544、511、458、413cm-1波数，与透闪石的标准红外谱图相似。

1040cm-1波数的谱带归属Si-O-Si的非对称伸缩振动。

997cm-1波数的谱带归属O-Si-O的对称伸缩振动，916cm-1属于Si-O对称伸缩振动，682、759cm-1属于Si-O-Si的对称伸缩振动，458、511、544cm-1属于Si-O的弯曲振动，413属于M-O的晶格振动（M代表不同的阳离子）。

图6软玉的红外反射光谱图

4.4符山石

4.4.1符山石的矿物组成

符山石是一种复杂的硅酸盐[Ca10Mg2Al4（Si2O7）2（SiO4）5（OH）4],符山石玉的矿物成分主要是符山石和钙铝榴石。

图7符山石的红外反射光谱图

4.4.2符山石玉的红外光谱图

图7样品的红外反射光谱的峰位分别为1032、967、917、606、572、494、441、412cm-1波数，该峰值与符山石的红外标准光谱峰值基本一致。

其中917、967、1032cm-1吸收峰可归属为Si-O-Si非对称伸缩振动，494、572、606cm-1吸收峰则属于Si-O弯曲振动，而412、441cm-1属于M-O的伸缩振动，M代表不同阳离子。

一般符山石在630-730cm-1范围会出现一个Si-O-Si的桥伸缩振动的铝吸收带，而且伸缩振动的频率变化与Si-O-Si桥的键角有关，键角越大频率越高。

4.5独山玉

4.5.1独山玉的化学成分和矿物组成

独山玉的矿物组成主要为斜长石（NaAlSi3O8-CaAl2Si2O8）和黝帘石（Ca2Al3Si3O12OH），斜长石含量20％-40％，黝帘石含量50％-70％。

其次为辉石，含铬绿泥石或铬云母、绿帘石、黑云母和少量的阳起石、方解石和绢云母等矿物。

由于独山玉组成矿物的种类和含量变化都较大，所以独山玉的化学成分和物理性质也不固定。

4.5.2绿色独山玉的红外光谱图

图8独山玉的红外反射光谱图

图8样品的红外反射光谱的峰位分别为1149、1021、940、755、725、625、587、540、455cm-1。

其中940、1021、1149cm-1属于非对称伸缩振动，540、587、625、725、755cm-1属于O-Si-O的伸缩振动，而455cm-1属于O-Si-O的弯曲振动。

4.6石英岩

图9石英岩的红外反射光谱图

图9样品的红外反射光谱，该样品的吸收峰位于1205、1092、800、780、689、542、490cm-1波数，它与标准图谱的吸收峰1170、1080、800、782、698、513、462cm-1波数相似。

1092、1205cm-1属于Si-O的非对称伸缩振动，689、780、800cm-1属于Si-O-Si的对称伸缩振动，490、542cm-1属于Si-O的弯曲振动。

4.7蛇纹石玉

4.7.1蛇纹石玉的矿物组成特点

蛇纹石玉的矿物成分以蛇纹石为主，可含有数量不等的透闪石、滑石、方解石、磁铁矿、硫化物等次要矿物。

蛇纹石是一种含水的镁质硅酸盐，化学式为Mg3Si2O5（OH）4，其中Mg常会被Fe、Ni、Mn和Cr、Al等替代，F-则可替代结构中的OH-，当这些杂质元素含量高时，可形成不同的变种，并产生物理性质的变化，如颜色等。

蛇纹石是一种典型的热液蚀变的矿物，蛇纹石玉主要与强烈蛇纹石化的大理岩、超基性岩有关。

4.7.2蛇纹石玉的红外光谱图

图10样品的红外反射光谱的峰位分别为1048、670、560、482cm-1。

在1048cm-1应为Si-O-Si的非对称伸缩振动，在400-704cm-1范围中，670cm-1吸收峰为Si-O-Si的对称伸缩振动，560cm-1吸收谱带归属为Mg-O晶格振动模式。

482cm-1吸收谱带归属为Si-O的弯曲振动。

图10蛇纹石玉的红外反射光谱图

4.8钠长石玉与相似玉石红外吸收谱带比较

表1钠长石玉与相似玉石的红外特征谱带比较

名称

测试结果

特征谱带

钠长石玉

吸收峰位于1145、1086、1038、1003、785、719、649、599、534、479、418cm-1。

1145、1038、599cm-1处的吸收峰。

翡翠

吸收峰位于1081、950、850、662、586、529、468、431cm-1。

1081、950、586cm-1处的吸收峰。

翡翠（充填处理）

吸收峰位于2323、2424、2485、2538、2591cm-1。

2591、2538cm-1处的吸收峰。

软玉

吸收峰位于1040、997、916、759、682、544、511、458、413cm-1。

997、544、458cm-1处的吸收峰。

符山石

吸收峰位于1032、967、917、606、572、494、441、412cm-1。

1032、967、917cm-1处的吸收峰。

独山玉

吸收峰位于1149、1021、940、755、725、625、587、540、455cm-1。

940、587、540cm-1处的吸收峰。

石英岩

吸收峰位于1205、1092、800、780、689、542、490cm-1。

1205、1092、780cm-1处的吸收峰。

蛇纹石玉

吸收峰位于1048、670、560、482cm-1。

1048、670、482cm-1吸收峰。

5结束语

本文重点介绍了钠长石玉与相似玉石在红外光谱仪下的鉴别特征。

玉石品种繁多，每一种玉石又有不同的颜色、质地以及变化的物理性质及化学组成，所以在实际鉴定工作中，要注重经验的积累和对各种常规仪器的灵活运用，结合红外光谱仪对鉴定结果进行精准结论。

参考文献：

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