浅粉红色浅粉红色粉红色绿柱石的宝石学特征

浅粉红色浅粉红色粉红色绿柱石的宝石学特征

钻石和翡翠在珠宝销售市场中占很大比例。随着市场需求的扩大，彩色宝石的需求也变得越来越大。祖母绿和海蓝宝石作为绿柱石族的代表,深受广大宝石爱好者的喜爱。前人对绿色、蓝色、黄色、粉红色、红色等颜色的绿柱石进行了研究,认为粉红色绿柱石(又称摩根石)主要是由于Mn致色,常有少量的Rb和Cs替代Be,红色绿柱石中Mn的质量分数较高,折射率较高。近日,笔者检测一批彩色宝石样品中有14件为浅粉红色—粉红色,2件为黄绿色,经拉曼光谱仪等检测均为绿柱石。检测结果显示,粉红色绿柱石的折射率范围变化较大,Mn的质量分数较低或无,Rb和Cs的质量分数较高(因为定量测量Rb和Cs需破坏分析,笔者只是通过X射线荧光光谱定性检测观察)。这批绿柱石均透明,为刻面琢形,但是物理参数等存在一定差别,故笔者对16件样品进行了常规宝石学特征、红外光谱、拉曼光谱、X射线荧光光谱检测;通过列表对比,对粉红色及黄绿色的绿柱石致色元素及折射率偏高等原因做了一定分析。1平均转化率对16件绿柱石的宝石学特征(图1,表1)进行对比发现,浅粉红色—粉红色绿柱石有一定程度的变化,样品15#折射率与密度最高,颜色最红;通过放大观察样品的包裹体,多为雨丝状、面纱状、针状等无色包裹体,是天然绿柱石常见包裹体,基本排除合成绿柱石。编号为1#、2#、3#、6#、7#、14#的6件样品的折射率接近,平均值为1.580~1.588,设为A组(以下用A表示);编号为4#、5#、8#、9#、11#、12#、13#的7件样品的折射率接近,平均值为1.589~1.599,设为B组(以下用B表示);编号为15#的粉红色绿柱石的折射率值最高,为1.606~1.613,设为C组(以下用C表示);编号为10#、16#为黄绿色绿柱石,折射率值较低,为1.573~1.580,设为D组(以下用D表示);市场比较常见的蓝色绿柱石,即海蓝宝石,折射率值范围1.577~1.583(±0.017),设为E组(以下用E表示);A、B、C、D、E对应的特征(代表多件样品时,密度取平均值;折射率范围为检测折射率两端的平均值)见表2。通过比较A、B、C、D、E组绿柱石的宝石学特征(表2)发现,蓝色绿柱石的密度和折射率比黄绿色的要高;粉色绿柱石的折射率与密度比蓝色、黄绿色的要高。粉色绿柱石随颜色由浅到深,密度与折射率值增大;绿柱石的折射率与密度值存在线性关系,即密度值增大,折射率增大。2红外光谱检测采用尼高力380型红外光谱仪对研究样品进行了测试分析,测试条件:反射法,分辨率为8cm-1,测试范围为400~4000cm-1和400~6000cm-1,扫描30次,结果见图2-图4。结果表明,A组内折射率与密度参数接近的样品的红外光谱峰位不完全一致,如图3;5个组的红外光谱峰相比,峰位变化更大,但是在650、733、955、1053cm-1处附近几个峰位置很接近,如图4。绿柱石中的Si-O伸缩振动和Si-O-Si、O-Si-O弯曲振动致红外吸收谱带、M-O振动谱带(M代表Be、Al等金属离子)在红外光谱图的相应位置上体现,测试结果显示各组绿柱石的红外光谱变化较大;同一组绿柱石峰位不完全相同;对照绿柱石标准吸收峰发现,多数绿柱石在480、583、590、650、733、955、1053cm-1处有吸收峰。推测这些吸收峰位变化较大主要与绿柱石复杂的类质同象替代有关。3拉曼光谱测试结果采用英国RENISHAW显微共焦激光拉曼光谱仪对样品进行了测试分析。测试条件:激发波长为532nm,扫描次数6次,分辨率为可见全谱段等于或小于1cm-1,紫外(325nm)段小于3cm-1,红外(1064nm)段小于3cm-1。样品的激光拉曼光谱测试结果见图5,图6,图中绿色光谱线为已知绿柱石激光拉曼光谱谱图,红色光谱线分别为样品5#、15#的拉曼光谱,对比谱图结果表明2件样品的激光拉曼光谱峰位置与已知绿柱石光谱峰位置在325、686、1066、1108cm-1等处相对应。综上所述,测试样品与标准绿柱石的激光拉曼光谱峰位相一致,据此判断测试样品为绿柱石。4样品62+5+采用热电Quan’X型X射线荧光光谱仪,在抽真空状态下测试了样品的能谱。按A、B、C、D组顺序选取典型代表谱,其中Rh为系统自身设置造成,并非绿柱石含Rh,测试结果如图7-图10。绿柱石为铍铝硅酸盐矿物,化学式为Be3Al2(Si2O3)6。前人研究认为,绿柱石分为“八面体型”绿柱石和“四面体型”绿柱石;当类质同象主要发生在Al-O八面体中,Al3+可以被少量Fe2+、Mg2+、Mn2+、Fe3+、V3+、Cr3+、Ti4+等阳离子取代;当类质同象主要发生在Be-O四面体中,Be2+可被Li+等阳离子替代,并有Na+、Cs+、Rb+、K+进入晶格以平衡电价。祖母绿是因为微量Al3+被Cr3+取代而呈绿色;海蓝宝石是因为微量Al3+被Fe2+取代而呈蓝色、绿蓝色。粉色绿柱石是因为Cs+和Rb+替代Be2+和Al3+而呈现浅粉红色,由于Rb原子量小于Cs,因此随Cs质量分数增加,Rb质量分数减少,出现绿柱石的折射率与密度值增大。通过测试发现A组样品2#(图7)的Rb、Cs质量分数均很低;B组样品9#(图8)与A组样品2#相比Rb质量分数变化不明显,但Cs质量分数明显升高;C组样品15#(图9)几乎不含Rb,而Cs质量分数很高,有研究称为铯绿柱石,据此认为Cs与Rb是粉色绿柱石的致色元素,同时可以存在Mn与Fe。D组黄绿色样品16#(图10)及E组蓝色绿柱石中金属元素以Fe为主。样品16#主要含Fe,几乎不含Rb、Cs,与海蓝宝石的能谱图最接近。5晶粒质量与合成南果梨石,初产物为绿柱石,密度为u因粉色绿柱石折射率、密度等较高,实际检测中应注意与粉红色碧玺、锂辉石等的区别。粉红色绿柱石的折射率可高达1.61,本文几组粉红色绿柱石折射率范围1.580~1.588到1.606~1.613,双折率为0.007~0.010,密度2.73~3.14g/cm3;碧玺的折射率1.624~1.644,双折率为0.020,密度3.06g/cm3;锂辉石的折射率1.660~1.676,双折率为0.020,密度3.18g/cm3。三者的区别主要在于,锂辉石是二轴晶宝石,而绿柱石与碧玺均为一轴晶宝石;折射率值锂辉石最大,绿柱石最小;密度值通常情况下绿柱石最小(粉红色绿柱石折射率最大时,高于碧玺);另外,碧玺与锂辉石的双折射率较大,后刻面棱重影现象较易观察。必要时应用红外光谱仪或激光拉曼等大型仪器加以区分。Mn致色红色绿柱石称为摩根石,英文名为Morganite,颜色有粉红色、浅橙色到浅紫红色、玫瑰色、桃红色,常有少量的Rb与Cs替代,折射率1.560~1.572到1.578~1.592;红色绿柱石,英文名为Bixbite,呈深红、浅红及橙红色,有时几乎是红宝石红色或紫红色的绿柱石,颜色因含Mn和微量Li而引起。晶体小,宝石成品一般不超过1ct,折射率1.586~1.594,密度2.80g/cm3。本文粉红色绿柱石,折射率与密度范围如上文所述,与传统的摩根石接近,微量元素与致色元素存在一定差别,有资料称为铯绿柱石。限于数据论据与本文研究主旨,铯绿柱石、摩根石与红色