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阿富汗祖母绿的宝石矿物学特征研究


□ 李悠;刘淑红;王礼胜

摘 要:

阿富汗祖母绿常为绿色或绿色偏蓝色调,有不同程度的色带,核部颜色较浅,边缘颜色加深阿富汗祖母绿折射率、相对密度偏低,具有较强的二色性,在查尔斯滤色镜下变红紫外吸收光谱主要出现铬的吸收线,在630nm±、660mm±、680nm±三个中心位置有不同强度的峰尖。红外光谱仪测试可知阿富汗祖母绿晶体中Ⅱ型水振动强于I型水,且阿富汗祖母绿其他特征吸收峰均较高于标准祖母绿吸收峰,

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  文/ 李悠 刘淑红 王礼胜

  阿富汗祖母绿常为绿色或绿色偏蓝色调,有不同程度的色带,核部颜色较浅,边缘颜色加深。阿富汗祖母绿折射率、相对密度偏低,具有较强的二色性,在查尔斯滤色镜下变红。紫外吸收光谱主要出现铬的吸收线,在630nm±、660nm±、680nm± 三个中心位置有不同强度的峰尖。红外光谱仪测试可知阿富汗祖母绿晶体中Ⅱ型水振动强于Ⅰ型水,且阿富汗祖母绿其他特征吸收峰均较高于标准祖母绿吸收峰,可能是阿富汗祖母绿中Cr3+、V3+、Fe3+ 等元素类质同像替代Al3+ 进入祖母绿晶体结构导致的。研究阿富汗祖母绿有助于完善不同产地祖母绿宝石矿物学特征信息,对区分祖母绿产地有一定参考作用。

  关键字: 阿富汗,祖母绿,宝石矿物学

  一、引言

  祖母绿与钻石、红宝石、蓝宝石、猫眼同为大自然赋予人类的“五大珍宝”。祖母绿的颜色和净度是影响其商业价值的重要元素。祖母绿的特征颜色是翠绿色,可略带黄或蓝色色调,但若由Fe2+ 致色的浅绿色、浅黄绿色、暗绿色等绿柱石不能称为祖母绿,只能叫绿色绿柱石。祖母绿内部通常含有很多包裹体,在宝石世界中被称为“宝石花园“(Jardin),因此其内部包裹体反而成为祖母绿的特色而非缺点。

  16 世纪以前,人们所知祖母绿的唯一产地是埃及,直到16 世纪中叶,人们才在南美洲发现大量品质优良的祖母绿,南美洲的哥伦比亚和巴西因其产量和质量成为世界祖母绿最重要的矿区。中亚地区祖母绿的主要产地有阿富汗、巴基斯坦以及我国的新疆等地区。宝石学界对世界五大洲祖母绿产地均有不同程度的研究,文章将完善对阿富汗产地祖母绿的宝石矿物学研究。

  二、样品描述

  本次实验样品由阿富汗宝石商赞助提供。

  2.1 样品肉眼观察特征

  本文选取5 个阿富汗祖母绿代表性样品进行研究, 样品AZML01、AZML02、AZML04 均为绿色,AZML03 和AZML05为蓝绿色。

  通过基本观察和测试发现,该批样品为绿色- 蓝绿色,均有不同程度的色带,核部颜色较浅,边缘颜色较深。AZML03 和AZML05号样品是由六方柱与平行双面的聚形,晶体完整,其他样品晶体形态不完整。AZML05 号可见平行连生体,AZML03 号晶面可见不规则连生体(见图1)。样品裂隙较多,晶体柱面可见平行于柱面的纵纹(见图2),表面有贝壳状断口(见图3)。整体透明度较高,个别样品局部为半透明(见图4),通过显微镜微观观察发现半透明部分是因为内部有大量愈合裂隙,个别样品中可见黄色矿物集合体充填裂隙(见图5)。在AZML01 号样品的显微镜下观察发现,内部裂隙面有深色柱状包体(见图6),反射光下表面呈金刚光泽。

  

  2.2 常规宝石学基本性质测试

  表1 详细列出了样品的观察结果和测试数据。

  正交偏光镜下,所有样品出现四明四暗消光现象。

  利用宝石二色镜观察发现,所有阿富汗祖母绿均有较强的二色性。其中AZML01、AZML02、AZML04 显示黄绿色/ 绿色二色性,AZML03、AZML05 显示蓝绿色/ 绿色二色性。

  查尔斯滤镜观察发现,所有样品均有变红现象,AZML04 样品局部变红。据研究,这是因为祖母绿通常含有Cr 元素和V 元素。

  样品AZML01 选取祖母绿晶体上较为平坦的晶面,用刻面法在宝石折射仪上测试折射率,测试范围在1.565 ~ 1.572,对比发现该样品折射率值偏低(通常祖母绿折射率范围为1.577 ~ 1.583)。AZML02、AZML03、AZML05 因表面不平坦无法采用刻面法测试,均采用点测法测得折射率为1.58,样品AZML04 因形态不规则且无平滑光整面,折射率无法测量。

  样品的相对密度通过静水力学法测试获得,测试范围在2.63 ~ 2.72 之间。通过对比发现,样品密度普遍偏低(祖母绿相对密度范围2.68 ~ 2.74)。通常情况下,碱金属含量越高,祖母绿的密度也越大,对折射率也有一定的影响。但具体碱金属含量还需更多的测试来说明。另外密度偏低也有可能因为样品裂隙较多引起的。

  紫外荧光灯下观察,短波紫外线下均无荧光,长波紫外线下,样品AZML05 显示出很弱绿色荧光现象。

  

  三、紫外-可见光光谱分析

  一般通过肉眼观察样品,无法准确描述颜色。利用紫外可见光光谱精准定量的客观描述样品颜色。在可见光波长范围内,可依据物体主波长的数值分为:红(640~780nm)、橙(600~ 640nm)、黄(550~ 600nm)、绿(490~ 550nm)、蓝(450~ 490nm)、紫(380~ 450nm)六个主要颜色。

  本次实验是在河北地质大学珠宝玉石实验室完成的,测试仪器型号为GEM-3000。仪器测试原理:采用CIE颜色测量,可计算被测样品的主波长,色纯度,色温,x,y,z等CIE颜色参数。测量模式:反射测量,积分时间:73毫秒,平均次数:70次,测试范围:250~ 1000纳米。(如图7-11)

  

  

  通过图表(见表2)数据分析,可以得出以下结论:

  (1)除AZML01号样品外,所有样品在长波紫外区(约320nm)和紫区(约370nm)处有两个较窄的吸收带,AZML01号样品在320nm处吸收峰不明显。分析祖母绿的吸收谱图可知,该区域两处吸收带为Fe3+的吸收。

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