月光石與無色透明拉長石的異同

鐘媛媛

中國地質(zhì)大學(xué)（北京）珠寶學(xué)院，北京 100083

前 言

長石是地殼中最主要的造巖礦物之一，約占地殼重量的50%，占其體積的60%。十九世紀(jì)，礦物學(xué)家對長石的研究開始大量涌現(xiàn)。隨著社會(huì)的發(fā)展及技術(shù)的進(jìn)步，對礦物的分析測試手段日益完善，前人對長石的研究也越來越深入，從各個(gè)角度對長石進(jìn)行研究的文章時(shí)常見諸發(fā)表，而且還出版了許多有關(guān)長石的專著。

在寶石學(xué)中，長石族礦物常常被作為特殊光學(xué)效應(yīng)的教學(xué)范例。日光石、月光石、拉長石都是具有特殊光學(xué)效應(yīng)的寶石，其中拉長石更是因其豐富的暈彩色而成為長石類寶石中最有價(jià)值的品種之一。

圖1 具有藍(lán)色、黃色暈彩的拉長石（鐘媛媛 攝）Fig.1 Labradorite with blue and yellow labradorescence (Photograph by Zhong Yuanyuan)

圖2 無色透明拉長石及其暈彩（鐘媛媛 攝）Fig.2 Colorless transparent labradorite and labradorescence (Photograph by Zhong Yuanyuan)

目前市場上出現(xiàn)了一種長石品種，外觀呈無色透明，有藍(lán)色、橙黃色暈彩，不少商家將其作為月光石進(jìn)行銷售，但經(jīng)檢測證明，該種無色透明、帶有藍(lán)色、橙黃色暈彩的長石屬斜長石系列，并非月光石所屬的堿性長石系列。此二種長石在外觀上十分相似，肉眼難以區(qū)分，因此探討二者在儀器鑒定上的區(qū)別十分必要。

基于此，本文將從基本寶石學(xué)特征、成分、譜學(xué)特征的角度，將無色透明拉長石與月光石進(jìn)行比較，分析其異同，總結(jié)出二者的區(qū)分方法，為消費(fèi)者的正確選購提供理論支持和技術(shù)指導(dǎo)。

1 無色透明拉長石的研究現(xiàn)狀

由于從寶石學(xué)角度對拉長石研究的文章較少，筆者查閱了一部分現(xiàn)有的寶石學(xué)專著，發(fā)現(xiàn)寶石學(xué)專著中對暈彩拉長石的描述不盡相同，而對無色透明的暈彩拉長石的研究更是少之又少，現(xiàn)將前人的論述總結(jié)如下：

《系統(tǒng)寶石學(xué)》[1]中提到，暈彩拉長石的特征是將寶石樣品轉(zhuǎn)動(dòng)到一定角度時(shí)，可見樣品整塊明亮起來，顯示出藍(lán)色、綠色以及橙色、黃色、金黃色、紫色和紅色的暈彩效應(yīng)，而暈彩效應(yīng)形成是由于拉長石聚片雙晶薄層之間的光的相互干涉，或是拉長石內(nèi)部所含的細(xì)微片狀赤鐵礦包裹體及一些針狀包裹體使拉長石內(nèi)部產(chǎn)生光的干涉而引起的。有一種被稱為“黑色月光石”的拉長石因內(nèi)部含針狀包裹體而呈暗黑色，產(chǎn)生藍(lán)色暈彩，按適當(dāng)方向切磨可產(chǎn)生貓眼效應(yīng)。而關(guān)于透明拉長石，在美國、墨西哥和澳大利亞發(fā)現(xiàn)的透明拉長石內(nèi)部含有暗色針狀礦物包裹體、片狀磁鐵礦包裹體等，還有產(chǎn)于美國Millary縣的不具有暈彩效應(yīng)的無色至淺黃色拉長石，產(chǎn)于馬達(dá)加斯加的藍(lán)色暈彩的、內(nèi)含黑色針狀包裹體透明拉長石?！断到y(tǒng)寶石學(xué)》中所描述的透明拉長石在紫外光下只呈弱的熒光，而在X光下發(fā)亮綠色的熒光。

余曉艷[2]認(rèn)為，具暈彩效應(yīng)的拉長石體色一般為橙色至棕色、棕紅色和綠色、灰色至灰黃色，具有藍(lán)色和綠色的暈彩效應(yīng)。暈彩拉長石一般含有大量定向排列的針狀、片狀鈦鐵礦包裹體使得寶石呈暗黑色。對于在寶石貿(mào)易中商人經(jīng)常提到的“光譜石”和“彩虹月光石”，《有色寶石學(xué)教程》的解釋如下：“光譜石”是指主要產(chǎn)于芬蘭、具有藍(lán)色、綠色、黃色及偶爾出現(xiàn)紅色暈彩的拉長石；“彩虹月光石”是指產(chǎn)于印度、可顯示單色或藍(lán)色、綠色、黃色、橙色和粉色多色暈彩的無色透明拉長石。根據(jù)這些描述可初步斷定，目前市場上所出現(xiàn)的無色透明、帶有藍(lán)色、橙黃色暈彩的拉長石，極有可能屬于產(chǎn)自印度的所謂“彩虹月光石”。

謝浩[3]認(rèn)為，根據(jù)包裹體和透明度的不同可將暈彩拉長石分為三類。第一類是不透明的暈彩拉長石，多為灰色、黑色等深體色，其暈彩顏色多為藍(lán)色、綠色，也可見橙色、黃色、黃綠色等，在同一樣品上常?？梢砸姷綆追N顏色，該種暈彩拉長石中含有大量定向性好的暗色針狀或片狀磁鐵礦包裹體；第二類是有暗色包裹體的透明暈彩拉長石，其外觀近乎無色，完全透明，暈彩顏色有粉紅色、橙色、綠色、藍(lán)色等，內(nèi)部有大量暗色針狀包裹體以致影響其明亮程度，使其看上去偏暗；第三類則是無暗色包裹體的透明暈彩拉長石，近于無色，完全透明，外觀酷似月光石，其暈彩顏色有粉紅色、橙黃色和藍(lán)綠色，內(nèi)部含暗色包裹體，并且大量定向排列的線狀微裂隙。

我國內(nèi)蒙古中部地區(qū)產(chǎn)出一種寶石級的拉長石[4]，其體色呈黃色、酒黃色，也有少量為白色或無色，全透明至半透明，內(nèi)部有云霧狀包裹體、定向排列似蘆葦須根的氣孔以及毛發(fā)狀、小板狀或針狀的鈦鐵礦、金紅石等包裹體，在薄片中看不到明顯的環(huán)帶結(jié)構(gòu)及雙晶結(jié)構(gòu)。

2 國內(nèi)外研究方法

研究長石的寶石礦物學(xué)特征的方法通常有鏡下鑒定、X射線粉晶衍射（XRD） 分析、等離子直讀光譜分析（ICP—AES）、電子探針（EPMA）分析、掃描電鏡（SEM） 分析、透射電鏡（STEM） 分析等方法。

鏡下鑒定的方法是將樣品磨制成兩個(gè)方向的定向薄片，其中一個(gè)方向平行暈彩效應(yīng)方向，另一個(gè)方向垂直于產(chǎn)生暈彩效應(yīng)平面的方向。在偏光顯微鏡下進(jìn)行觀察，可觀察到其顏色、透明度、突起、解理、軸性及光性和消光特點(diǎn)等特征，從而確定樣品的大致種類[5]。

X射線粉晶衍射分析的方法是將樣品制成粉末樣，利用X射線粉晶衍射儀對樣品進(jìn)行測試，得到衍射圖譜和衍射數(shù)據(jù)表，分析不同顏色樣品的d值（主要譜線），確定被測樣品礦物組成[5]。再利用checkcell軟件對樣品的衍射數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算出樣品的晶胞參數(shù)，從而說明樣品的光學(xué)效應(yīng)與晶體結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系[6]。

等離子直讀光譜分析的方法是將樣品制成粉末樣，利用PS—6型電感耦合等離子體—原子發(fā)射光譜儀對樣品的鉀、鈉、鈣三種主要常量元素進(jìn)行分析，將鉀、鈉、鈣的含量關(guān)系投影到長石三角形分類圖上，從而確定拉長石的品種[5]。

電子探針分析是將樣品磨制成薄片，利用電子探針測試樣品微區(qū)成分，從而可以計(jì)算出其化學(xué)式和端元分子式，確定其種屬[4]。

對于暈彩效應(yīng)與拉長石成分和結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系的研究，可以利用場發(fā)射高分辨透射電鏡技術(shù)結(jié)合掃描電鏡等對月光石從表面到內(nèi)部進(jìn)行深入的觀察和分析，并運(yùn)用STEM對出溶結(jié)構(gòu)層進(jìn)行線掃描，測定連生結(jié)構(gòu)的成分，從而找出暈彩效應(yīng)的顏色與樣品成分、結(jié)構(gòu)三者之間的關(guān)系[7]。

3 無色透明拉長石與月光石的區(qū)別

3.1 基本寶石學(xué)特征

無色透明拉長石與月光石分屬不同的長石系列，因此其基本寶石學(xué)特征也有所區(qū)別。無色透明拉長石的折射率在1.54左右（點(diǎn)測法），比重約為2.67[3]，而月光石的折射率范圍在1.520～1.525左右，比重2.56～2.57[5]。

將兩種寶石切磨成薄片后在顯微鏡下觀察到二者的光性特征也不盡相同，兩種寶石的光性特征見下表：

表1 無色透明拉長石與月光石的光性特征對比Table 1 Comparison of light characteristics between colorless and transparent labradorite and moonstone

3.2 成分

龍西法[5]利用ICP—AES對樣品進(jìn)行了K、Na、Ca三種主要常量元素的分析，將所測三種元素的含量進(jìn)行三元投圖，證明月光石屬于堿性長石中的正長石。同時(shí)他還對暈彩拉長石進(jìn)行了電子探針分析，結(jié)果表明暈彩拉長石中主要的常量元素為Ca、Na，只含少量的K，且Ca、Na原子數(shù)之比為53：47，與其在偏光顯微鏡旋轉(zhuǎn)臺(tái)上所測得的斜長石牌號An=57相接近。

Venkateswara Rao R[8]利用XRD對印度東部產(chǎn)出的月光石進(jìn)行了測試，所得出的衍射圖譜（見圖3）與正長石的標(biāo)準(zhǔn)圖譜一致。彭艷菊[6]對暈彩拉長石進(jìn)行了XRD測試，發(fā)現(xiàn)不論何種暈彩色的拉長石其XRD譜線均基本一致（見圖4），與JCPDS標(biāo)準(zhǔn)卡片中的拉長石相匹配，表明其礦物組成為斜長石系列中的拉長石，也說明了拉長石的暈彩色與其晶體結(jié)構(gòu)無關(guān)。

圖3 月光石的XRD衍射圖譜Fig.3 XRD spectrum of moonstone

圖4 拉長石的XRD衍射圖譜Fig.4 XRD spectrum of labradorite

紅外光譜中長石的吸收譜帶及歸屬大致如下[9]：1200～950 cm-1范圍內(nèi)的的吸收與Si—O，Si(Al)—O的伸縮振動(dòng)有關(guān)，900～650cm-1范圍內(nèi)的吸收歸屬于Si—Si，Si—Al(Si)伸縮振動(dòng)，650～550cm-1范圍內(nèi)的吸收屬于O—Si(Al)—O, Si—O—Si彎曲振動(dòng)，550～400 cm-1歸屬于Si—O—Si彎曲振動(dòng)與K—O（或Ca—O、Na—O）伸縮振動(dòng)相耦合。

礦物的紅外光譜與其成分、結(jié)構(gòu)密切相關(guān)[10]，拉長石與月光石同屬長石族礦物，但二者之間存在不同元素類質(zhì)同象替換的情況，在成分上有所區(qū)別，這一區(qū)別也體現(xiàn)在紅外光譜上。拉長石與月光石的紅外吸收譜帶的區(qū)別見下表：

表2 月光石與拉長石紅外吸收譜帶對比Table 2 Comparison of Infrared Absorption Bands of Moonstone and Labradorite

3.3 特殊光學(xué)效應(yīng)的形成機(jī)理

龍西法[5]認(rèn)為，月光石中鈉長石沿（601）面方向出溶于鉀長石中，出溶條紋的厚度在幾十到幾百個(gè)納米之間，在[601]方向上，兩種條紋長石相間排列，鈉長石條紋的厚度小于鉀長石條紋的厚度，且兩種長石的光性有差別，這種結(jié)構(gòu)符合了光的散射條件。根據(jù)月光石的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和月光效應(yīng)的表現(xiàn)特征，可以認(rèn)為月光效應(yīng)是由光的散射作用引起的。

Lapot W[11]認(rèn)為，月光石中微紋長石及隱紋長石的結(jié)構(gòu)是導(dǎo)致月光效應(yīng)的原因。月光效應(yīng)僅出現(xiàn)于具有微紋長石、隱紋長石或超微紋長石結(jié)構(gòu)的長石中。根據(jù)條紋長石的結(jié)構(gòu)特性，可以觀察到不同的暈彩效應(yīng)的顏色：超微紋結(jié)構(gòu)為淡藍(lán)色，微紋結(jié)構(gòu)為藍(lán)色，隱紋結(jié)構(gòu)為紫藍(lán)色。也就是說，不同月光石的顏色取決于出溶條紋的厚度。

彭艷菊[12]認(rèn)為拉長石的暈彩色是因其內(nèi)部的層狀出溶結(jié)構(gòu)對光的干涉所致，當(dāng)結(jié)構(gòu)層厚度處于128～292nm之間時(shí)出現(xiàn)可見光范圍內(nèi)的干涉色。受環(huán)境影響，結(jié)構(gòu)層不一定絕對平行，表面也并不完全平坦，因而同一顆晶體的暈彩色可能變化多樣，或出現(xiàn)有如地形圖上等高線似的干涉色。

拉長石的出溶結(jié)構(gòu)層的成分由富鈣和貧鈣（富鈉）兩相長石組成，結(jié)構(gòu)層的厚度主要受富鈣相長石的控制。隨著鈣含量的增加，結(jié)構(gòu)層相應(yīng)地增厚，且富鈣層的增大幅度優(yōu)于貧鈣層，從而導(dǎo)致暈彩色波長也隨之增大。

拉長石的出溶結(jié)構(gòu)層有其特殊的取向，由于結(jié)構(gòu)層的取向在某種程度上取決于條紋的成分，因而不同產(chǎn)地和結(jié)晶環(huán)境的拉長石，盡管暈彩色相同，其出溶條紋中的鈣含量和條紋的具體取向也不盡相同，但對于同一產(chǎn)地而言，干涉色波長與鈣含量呈正相關(guān)關(guān)系。

為更好地顯現(xiàn)暈彩，寶石的切割方向盡量平行于出溶結(jié)構(gòu)層的方向。當(dāng)寶石樣品表面與內(nèi)部出溶結(jié)構(gòu)層存在角度時(shí)，要使得樣品表面出現(xiàn)干涉色，則此角度必須小于45°，寶石表面與出溶結(jié)構(gòu)層的夾角越小，觀察到的暈彩就越明顯[13]。

4 結(jié)論

在斜長石系列中，有暈彩的寶石品種有2種：鈉長石和拉長石。鈉長石的暈彩顏色較拉長石細(xì)膩。拉長石又可根據(jù)包裹體和透明度的不同進(jìn)一步分為3類。近期在市場上出現(xiàn)了一新品種——無色透明、帶有藍(lán)色、橙色暈彩的拉長石，它與以往常見的拉長石最大的區(qū)別在于整體透明，內(nèi)部無暗色包裹體，有大量定向的微裂隙，因而外觀上酷似月光石。

月光石與無色透明拉長石同屬長石族礦物，但分別為兩個(gè)不同的類質(zhì)同相系列，在成分上有所區(qū)別。無色透明拉長石的折射率與比重比月光石要高；偏光顯微鏡下月光石呈負(fù)低突起，二軸晶負(fù)光性，解理少見，不發(fā)育雙晶，而拉長石則呈正低突起，二軸晶正光性，可見兩組交角近90°的解理，聚片雙晶發(fā)育；月光石中K元素含量較多，而拉長石中Ca、Na的含量則更多；二者的XRD譜線及紅外光譜譜線均有較大區(qū)別。因此可以通過折射率與比重測試、鏡下觀察、成分測試及譜學(xué)測試來區(qū)分月光石與無色透明拉長石。

月光效應(yīng)的形成是由光的散射作用所致，月光石的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有利于光的散射作用的發(fā)生，月光石中出溶條紋的厚度決定了月光效應(yīng)的顏色。

拉長石的暈彩色是因其內(nèi)部的層狀出溶結(jié)構(gòu)對光的干涉所致，當(dāng)結(jié)構(gòu)層厚度處于128～292nm之間時(shí)出現(xiàn)可見光范圍內(nèi)的干涉色。拉長石的出溶結(jié)構(gòu)層的成分由富鈣和貧鈣（富鈉）兩相長石組成，并且其出溶結(jié)構(gòu)層有其特殊的取向，由于結(jié)構(gòu)層的取向在某種程度上取決于條紋的成分，因而不同產(chǎn)地和結(jié)晶環(huán)境的拉長石，盡管暈彩色相同，其出溶條紋中的鈣含量和條紋的具體取向也不盡相同，但對于同一產(chǎn)地而言，干涉色波長與鈣含量呈正相關(guān)關(guān)系。