天然藍色尖晶石及其仿冒品的鑒別

劉 欣，秦 毅

（湖南省地質(zhì)測試研究院，湖南 長沙 410007）

尖晶石是一種歷史悠久、顏色豐富、深受消費者喜愛的中檔名貴寶石［1，2］，它常產(chǎn)于片巖、蛇紋巖及相關(guān)巖石中，大多寶石級尖晶石發(fā)現(xiàn)于沖積扇型礦床中，尖晶石的主要產(chǎn)地有緬甸、斯里蘭卡、泰國、阿富汗、巴基斯坦、馬達加斯加、坦桑尼亞、肯尼亞、尼日利亞、越南和美國等地。

尖晶石在礦物學中屬尖晶石族，化學成分為MgAl2O4，屬等軸晶系，八面體，有時與菱形十二面體和立方體成聚形；光性特征為均質(zhì)體，無多色性，莫氏硬度為8；折射率為 1.718（+0.017，-0.008），隨著含鋅、鐵、鉻等元素增加，折射率逐漸增大，最高可達2.00，無雙折射率；密度為3.60（+0.10，-0.03）g／cm3，黑色近于 4.00 g／cm3；玻璃光澤至亞金剛光澤，透明至不透明；放大觀察，可見氣液包體，礦物包體，生長紋，雙晶紋，細小八面體負晶等。天然尖晶石中因含有不同成分和含量的 Co3+、Cr3+、Fe3+、Fe2+、Zn2+等離子，使得尖晶石呈現(xiàn)藍色、紅色、綠色、紫色、橙紅色、粉紅色、紫紅、黃色、橙黃、褐色或無色等多種顏色［3，4］。

近年來，隨著尖晶石價格的大幅提升，市場上出現(xiàn)了不少尖晶石的仿冒品［5］，特別是藍色尖晶石的仿冒品居多。為指導正常消費和規(guī)范市場行為，達到識別和鑒定天然藍色尖晶石及其仿冒品的特征，本文采用寶石折射儀、寶石密度儀和紅外吸收光譜儀對天然藍色尖晶石及其仿冒品進行測試、比對和研究，找出了準確、簡便、快捷的鑒別方法。

1 試驗部分

1.1 試驗樣品

試驗樣品收集于市場中的藍色尖晶石1件和人工合成樣品4件，樣品的形狀及表觀特征如圖1所示。其中樣品Y1為三角型刻面，艷藍色，玻璃光澤，質(zhì)量2.652 g；樣品Y2為橢圓型刻面，紫藍色，玻璃光澤，質(zhì)量3.024 g；樣品Y3為橢圓型刻面，藍色，玻璃光澤，質(zhì)量3.257 g；樣品Y4為圓型刻面，紫藍色，亞金剛光澤，質(zhì)量3.361 g；樣品Y5外形為鞍墊型刻面，藍色，玻璃光澤，質(zhì)量2.963 g。

圖1 試驗樣品的形狀及表觀特征圖

1.2 試驗儀器

寶石折射儀，武漢地質(zhì)大學珠寶學院儀器部生產(chǎn)，型號JD-2；密度測試儀，南京寶光儀器公司生產(chǎn)，型號為 LT302；傅立葉變換紅外光譜，Thermoni colet Nicolet生產(chǎn)，型號 IS5；分析天平，德國賽多利斯生產(chǎn)，型號 BSA224S-CW。

1.3 試驗方法

1.3.1 折射率與光性測試

利用寶石折射儀，采用合成立方氧化鋯棱鏡和589.5 nm鈉光燈源，選擇折射率值為1.78的折射油為介質(zhì)，分別對樣品進行折射率、雙折射率及光性特征測試。

1.3.2 密度測試

利用寶石密度儀，采用儀器工作條件，分別對樣品進行密度測試。

1.3.3 紅外吸收光譜測試

利用紅外光譜儀，選擇中紅外的“基頻區(qū)”和“指紋譜”波段［6，7］，按照測試步驟分別對樣品進行紅外光譜測試：在反射裝置條件下利用金屬板做出背景圖譜，再將樣品刻面平行放置儀器探測口進行直接測試。儀器工作條件：電源電壓220 V，50 Hz；室溫21℃；濕度60%；掃描時間60 s；掃描范圍2 400～400 cm-1；分辨率16 cm-1；光譜設(shè)置6 mm；掃描速度10 kHz。

2 結(jié)果與討論

2.1 折射率及光性測試結(jié)果

利用寶石折射儀對樣品折射率及光性進行測試，測試結(jié)果見表1。

表1 樣品折射率及光性測試結(jié)果

從表1可知，Y1與Y3、Y4、Y5樣品的折射率、雙折射率及光性特征的測試值差異較大，很容易進行鑒別和區(qū)分；但Y1、Y2數(shù)值十分接近，即使鑒定者在測試過程中認真操作、仔細分析，很難給出準確判斷。

2.2 密度測試結(jié)果

利用密度儀對樣品密度（相對密度）進行測試，測試結(jié)果見表2。

表2 樣品密度測試結(jié)果

從表2可知，Y1與Y3、Y4、Y5樣品的密度測定值差異較大，很容易進行鑒別和區(qū)分，但Y1、Y2密度測定值十分接近，鑒定者很難給出準確判斷。

綜上所述，從樣品折射率、光性與密度等常規(guī)參數(shù)的檢測結(jié)果，很容易區(qū)分和辨別出部分仿冒品與尖晶石的真?zhèn)?；但對于尖晶石與合成尖晶石鑒別的常規(guī)參數(shù)的檢測數(shù)據(jù)，則很難給出正確的辨別和鑒定結(jié)果，必須采用紅外光譜儀或更先進儀器進行檢測，以避免人為失誤，造成經(jīng)濟和名譽損失。

2.3 紅外吸收光譜測試結(jié)果

由于試驗樣品均為刻面型，且拋光度很高，故試驗采用直接鏡面反射法對每件樣品的臺面和亭部進行多次測試。5種樣品的紅外吸收光譜測試圖譜所分別表現(xiàn)的各自譜圖特征基本一致，樣品各自典型譜圖如圖2～圖6所示。

圖2 樣品Y1的紅外譜圖

從圖2可知，樣品 Y1在729 cm-1、588 cm-1、540 cm-1處分別有紅外吸收峰位，符合天然尖晶石的典型特征。

圖3 樣品Y2的紅外譜圖

從圖3可知，樣品 Y2在840 cm-1、716 cm-1、546 cm-1處分別有吸收峰位，與天然尖晶石相比峰位差異大，并且多出一個強吸收峰，屬于合成尖晶石紅外光譜特征，據(jù)此可明確區(qū)分天然尖晶石與合成尖晶石。

從圖4可知，樣品 Y3在600 cm-1、500 cm-1和465 cm-1處分別有吸收峰位，符合藍寶石特征，可明確區(qū)別于尖晶石。但由于天然藍寶石和合成藍寶石的紅外光譜特征基本一致，很難以此區(qū)分，還須借助其它檢測手段進一步確認。

圖4 樣品Y3的紅外譜圖

圖5 樣品Y4的紅外譜圖

從圖 5可知，樣品 Y4在 2 346 cm-1和 620 cm-1、469 cm-1處分別有吸收峰位，符合合成立方氧化鋯的紅外光譜特征，可明確區(qū)分天然尖晶石。

圖6 樣品Y5的紅外譜圖

從圖6可知，樣品Y5在1 054 cm-1吸收峰、795 cm-1吸收帶及458 cm-1的吸收峰，屬于玻璃的紅外光譜特征，亦可明確區(qū)分于天然尖晶石。

綜上所述，從圖2～圖6的結(jié)果可知，不同試驗樣品之間的紅外光譜特征譜圖的差異明顯，所以，紅外吸收光譜儀光譜法可作明確區(qū)分天然藍色尖晶石與其它4種“仿冒品”寶石的鑒別依據(jù)，且簡便、快捷、準確。但隨著人工合成寶石技術(shù)的提高，對從事珠寶玉石鑒定的科技工作者提出了更高要求，只有借助先進儀器設(shè)備，并不斷創(chuàng)新鑒定檢測方法，才能保障鑒定結(jié)論的科學、公正和準確，不斷滿足消費者對美麗寶石消費品的追求，滿足規(guī)范市場消費行為的需要。

3 結(jié) 論

1.采用寶石折射儀、寶石密度儀對天然藍色尖晶石與合成藍寶石、合成立方氧化鋯、玻璃的折射率、光性和密度測試結(jié)果，能有效地進行區(qū)分和鑒別；但對于合成尖晶石的鑒別，即使鑒定者在測試過程中認真操作、仔細分析，也很難給出準確判斷。

2.利用紅外吸收光譜儀測試，則能完全有效區(qū)分和鑒別市場上常見的天然藍色尖晶石與合成藍色尖晶石、合成藍寶石、合成立方氧化鋯和玻璃的典型特征，且鑒別方法簡便、快捷、準確。

3.作為從事珠寶玉石鑒定的科技工作者，只有依靠科技進步和堅持創(chuàng)新鑒定檢測方法，才能獲得科學、公正和準確的鑒定結(jié)論，才能滿足規(guī)范市場消費行為的需要。