何立言^1*，王铎²，沈莉华²，徐志¹

(1.广东省珠宝玉石及贵金属检测中心，广东，510080；

2.国土资源部广州矿产资源监督检测中心，广东，510080）

摘 要:

对市场上出现的一种商业名称为“金龙晶”的样品进行了常规宝石学特征研究，样品主要呈褐红色，含有块状或条带状黄色色块，相对密度为2.67 ~ 2.78g/cm3，摩氏硬度约为4。为进一步了解“金龙晶”的矿物成分及成因，通过岩石薄片观察、显微激光拉曼光谱和红外光谱等测试方法进行测试。结果表明：褐红色部分主要为赤铁矿，黄色条带状部分主要为方解石，含有少量的石英碎屑颗粒，岩石学成因分类上属于铁质胶结的生物碎屑沉积岩，样品宝石学定名为“碳酸盐质玉”。

关键词：

金龙晶；碳酸盐；赤铁矿

近期市场上出现了一种新的宝石产品，呈黄褐色、褐红色，具独特的花纹，结构致密、具较强韧性，触摸有凉感，通常被制成手镯、吊坠、戒面等，俗称 “金龙晶”，与“绿龙晶”和“紫龙晶”的商业名称类似^{[1, 2]}，其新颖独特的外表，获得了广大消费者的关注与喜爱。市场上对其是天然形成的还是人造宝石存在一定的争议。本文搜集了市场上的样品，通过无损测试对样品进行了常规宝石学测试、显微拉曼光谱分析和红外吸收光谱分析，并对其中一件样品进行了破坏性测试，使用岩石薄片观察，就其宝石学特征、谱学特征及岩石学特征进行了研究，尝试还原其地质成因，进而提供鉴定的依据。

1.    宝石学特征

“金龙晶”整体呈褐红色黄褐色，黄褐色主要呈条带状或块状，不透明，玻璃光泽，在短波紫外光下可见斑块状蓝白色荧光，相对密度在3.2 ~ 3.3g/cm³（静水力学法，样品的矿物成分不均匀变化较大）。主要由 ~50%碎屑和 ~50%胶结物组成。碎屑呈黄褐色，硬度较低，具不规则条带状、鸡骨状，“金龙晶”独特的花纹即与碎屑的形状有关；胶结物呈深褐色、褐红色，致密，中等硬度。

2.    显微薄片特征

在偏光显微镜下观察样品可见条带状碎屑呈不定向分布，褐黄色条带状碎屑物与褐红色基质有光泽差异。褐黄色条带状碎屑物的粒径在50-100μm之间，部分可见依然保持同心环状结构，与生物成因的形态，可能是由海相生物的贝壳、珊瑚碎屑构成。在正交偏光下，可见其样品呈块状和条带状集合体，生物的碎屑颗粒在转动的过程中可观察到不同块状的干涉色，生物碎屑在后期经历了重结晶作用。在单偏光下呈不透明，黄色条带状结构可见仍保留有珊瑚的同心原状的结构特征（图2，a和c）。褐红色基质在正交偏光下褐红色部分全暗（图2，b和d），褐红色基质在透射光正交偏光镜下为全黑，反射光下具金属光泽，呈铁黑色，不透光（图3，a和c）。除此之外，还有少量粒径在1-20μm之间的碎屑颗粒，在镜下观察为正低突起，无解理，表面光滑。在正交偏光下，碎屑颗粒可见异常干涉色。在正交偏光镜下最高干涉色为一级黄，为石英（图3）。依据显微薄片特征，初步判定“金龙晶”在岩石学成因分类上属于铁质胶结的生物碎屑沉积岩。

图2 “金龙晶”样品薄片显微照片 (a)(c)为单偏光(b) (d)为正交偏光，Cal-方解石，Qtz-石英，Hem-赤铁矿

3.    激光拉曼光谱分析结果

采用Thermo fisher DXR2xi显微激光拉曼光谱仪对样品进行了拉曼光谱分析，测试条件：激光为532nm，曝光时间为0.0333sec，曝光次数为200次，扫描范围为50~3000cm^-1。样品的褐红色基质部分，即在偏光显微镜下观察的全黑部分，拉曼光谱特征结果显示，样品在223cm^-1、292cm^-1、407cm^-1和609cm^-1具有特征峰，与RRUFF数据库及前人研究^[3]的赤铁矿标准谱图一致，表明样品的红色部分主要为赤铁矿（图3， a）。样品的条带状碎屑部分，即在偏光显微镜下观察为黄色部分的样品，在 153cm^-1、 280cm^-1 、711cm^-1和1085cm^-1具有特征峰，与RRUFF数据库及前人研究^{[4, 5]}的方解石标准谱图一致（图3，b），样品表面的黄色部分主要为方解石碳酸盐类矿物。

图3  红色胶结物的激光拉曼光谱，为赤铁矿特征图谱（a）；黄色条带状碎屑物的激光拉曼光谱，为方解石特征图谱（b）

样品的碎屑颗粒部分，即在偏光显微镜下观察的石英颗粒，其拉曼光谱特征结果显示在126cm^-1，206 cm^-1，462cm^-1具有特征吸收峰（图 4），与RRUFF数据库及前人研究^[6]的石英标准谱图特征吸收峰128cm^-1，205 cm^-1，464cm^-1一致，与偏光显微镜观察结果相吻合。

图4 碎屑颗粒物的激光拉曼光谱为石英特征图谱

4.    红外吸收光谱特征

采用傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）配合ATR附件（iD 10）对研究样品进行测试，用小刀在样品的黄色部位刮取了少量粉末，测试条件：反射法扫描的范围为400 ~ 2000cm^-1，分辨率8cm^-1，扫描次数16次。样品的主要吸收峰在1387 cm^-1， 870 cm^-1，711cm^-1，与标准的方解石图谱相符^[7]，其主要的成分为方解石（图 4）。

图5  金龙晶样品红外图谱

5.    讨论与结论

通过上述显微薄片观察、激光拉曼光谱分析和红外吸收光谱等方法，得出以下结论：“金龙晶”是天然形成的铁质胶结生物碎屑沉积岩。原石可能形成于热带大洋海底，碎屑为微晶文石-方解石集合体是珊瑚-贝壳砂；胶结物为赤铁矿-褐铁矿，可能形成于洋底铁质成矿作用和少量石英。其保留了原有的生物碎屑特征，后期经历了重结晶由文石转变为方解石及赤铁矿成分胶结物是对其鉴定的最有效特征，从其矿物成分分布及比例判断是以方解石类碳酸盐为主，根据国家标准GB/T 16552-2017珠宝玉石 名称的命名方法^[8]，该宝石学定名为“碳酸盐质玉”。

参考文献

[1]于方,范桂珍,朱子玉,何志红. “绿龙晶”的宝石矿物学研究[J]. 宝石和宝石学杂志, 2010,12(01): 29-31.

[2]郁益,曾凡龙,王铎,胡学年. “紫龙晶”与“绿龙晶”的宝石学特征[J]. 宝石和宝石学杂志, 2009, 11(02): 49-50.

[3] D.L.A. de Faria and F.N. Lopes, Heated goethite and natural hematite: Can Raman spectroscopy be used to differentiate them? [J], Vibrational Spectroscopy, 2007. 45(2): 117-121.

[4] Yue YF, Wang JJ, Basheer P. A. Muhammed, et al., Characterisation of carbonated Portland cement paste with optical fibre excitation Raman spectroscopy[J]. Construction and Building Materials, 2017. 135(Supplement C): 369-376.

 [5] 徐志,郭倩,李锐. 金珍珠中CaCO₃物相分析[J]. 岩石矿物学杂志, 2014, 33(S1):157-161.

 [6] Fridrichová J, Bačík P, Illášová L., et al., Raman and optical spectroscopic investigation of gem-quality smoky quartz crystals[J]. Vibrational Spectroscopy, 2016. 85(Supplement C): 71-78.

 [7] 彭文世，刘高魁. 矿物红外光谱图集[M], 1982. 科学出版社

[8] 国家珠宝玉石质量监督检验中心（2017）. 珠宝玉石 名称[S], 国家质检总局. GB/T 16552-2017.

作者简介：何立言（1989 -），女（汉），博士，主要从事珠宝玉石及贵金属检测方向。

本文于2018年发表在《超硬材料工程》 , 2018 (1) :57-60