摘要：为了有效的区分琥珀及其仿制品, 本文收集了一系列琥珀及其仿制品。首先采用常规宝石学方法, 对其折射率、相对密度、紫外荧光和内外部特征进行了测试;在此基础上, 采用反射法测试了所有样品的红外吸收光谱并对其进行了比较和分析。结果表明, 将常规宝石学方法和红外吸收光谱特征结合并综合分析, 可以有效鉴别琥珀、压制琥珀、天然柯巴树脂、人工树脂及人造琥珀。
关键词：琥珀仿制品；常规宝石学特征; 红外光谱
琥珀是千百万年前的松科树脂经地质作用后形成的一种石化有机物,是一种著名的有机宝石。作为一种自然资源, 琥珀的市场需求增多,导致其原料升值, 从而引起琥珀赝品在市场上出现。概括而言,琥珀的赝品主要包括各种天然树脂和人工树脂仿制品,其中天然树脂仿制品包括柯巴树脂和硬化处理过的现代树脂; 人工树脂仿制品则指经过人工共聚或缩聚反应而生成高分子量的树脂状物质。除了仿制品,市场上还出现了各种优化处理过的琥珀。由此种种,都要求宝石鉴定工作者对琥珀的宝石学特征和鉴定有系统的认识。为了有效鉴别琥珀及其仿制品和优化处理产品,笔者收集了波罗的海、墨西哥和多米尼加的天然琥珀样品、以及市场未知产地琥珀样品、优化处理琥珀样品和天然树脂、人工树脂仿琥珀样品若干,测试了所有样品的常规宝石学特征和红外吸收光谱,对其进行了系统分析,为鉴别琥珀、琥珀仿制品及其优化处理样品提供了某些有效方法。
1材料和方法
1. 1 样品
用于研究和测试的样品共计34粒, 其中多米尼加琥珀样品6粒(DA1~DA6)、墨西哥琥珀3粒( MA1~MA3) 、波罗的海琥珀2粒(BA1~BA2), 以上样品由台湾永庆宝石公司提供;半石化柯巴树脂4粒由广州张向军先生提供( KA1~KA4); 市场购买未知产地琥珀样品4粒(WA1~WA4); 广州市场购买两种优化处理琥珀样品10粒(CA1~CA10),根据样品外部特征将CA1~CA5定义为 型处理琥珀,CA5~CA10定义为型处理琥珀;市场购买人工树脂仿琥珀5粒(PA1~PA5), 共计34粒。
1. 2实验方法
本文对所选样品进行了常规宝石学的相关实验测试,依次采用普通宝石折射仪、比重天平、紫外荧光仪和宝石显微镜等实验仪器。样品红外光谱仪和反射附件进行测试,测试温度260摄氏度, 湿度54%RH, 仪器分辨率:4cm-1, 样品扫描次数64, 背景扫描次数64, 扫描波数4000cm-1~400cm-1。
2测试结果与讨论
2. 1常规宝石学测试分析
常规宝石学测试数据主要包括折射率(点测)、相对密度、长短波紫外荧光(长波LW和短波SW )和内外部特征。
来自墨西哥、多米尼加的琥珀, 以及市场购买的未知产地琥珀样品、I型处理琥珀和人工树脂仿制品的折射率均为1.55, 半石化柯巴树脂的折射率为1.53, II型处理琥珀的折射率为1.50。考虑到点测法得到的折射率其误差可达0.02, 所以通过折射率测试基本无法区分这些天然琥珀、优化处理琥珀及其仿制品。
几乎所有琥珀样品及其仿制品在长波紫外下均表现出强弱不一的蓝色荧光,除 II型处理琥珀本身结构不均匀造成紫外荧光不均以外,唯独从市场购买的某些未知产地琥珀表现出黄色荧光,其原因未知。所有样品的短波紫外荧光均弱于长波紫外荧光。
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从收集样品的相对密度看,除了人工树脂仿琥珀外,其它样品的相对密度均在1.08左右。因为人工树脂仿琥珀的品种很多,如果样品的相对密度大于1.08, 可以判断为仿制品, 反之不成立。
在放大检查时发现,所有已抛光琥珀样品内部均含有特征包裹体,主要包体类型为矿物质包体、昆虫肢体、气泡等; 同时半石化柯巴树脂表现出同样的包体特征; 透明的I型处理琥珀表现出糖浆状构造, 而不透明的II型处理琥珀本身由颜色不一的颗粒组成,从外观上可将其与天然琥珀区分开来;人工树脂仿琥珀的流动纹与琥珀的流动纹表现形式不同。由此可见,内外部特征是鉴别某些处理琥珀和人工树脂仿琥珀的有效方法,但是不能区分琥珀与半石化柯巴树脂, 因为两者表现的内外部特征类似。
2. 2红外光谱测试结果
采用反射法测试出所有样品的反射红外光谱后,用OPUS自带软件对所有光谱进行K-K转换为吸收光谱便于分析。
为了便于分析和比较,我们从每一产地或相同类型样品中任取一粒样品的红外光谱进行比较,从测试结果看,所有相同产地的琥珀、相同类型的样品均表现出各自完全相同的红外吸收光谱特征,说明该仪器测试稳定性和重复性很好。
琥珀是产于上古生代石炭纪至新生代第三纪松柏科植物的树脂，经地质作用而形成的石化有机混合物。琥珀的形成一般有三个阶段,第一阶段是树脂从松柏树上分泌出来; 第二阶段是树脂被深埋,并发生石化作用, 树脂的成分、结构和特征都发生了明显的变化;第三阶段是石化树脂被冲刷、搬运、沉积和发生成岩作用从而形成琥珀。而柯巴树脂是一种半石化树脂,是琥珀的前身,一般埋入地下的时间只有几百万年。资料表明, 柯巴树脂在经历了数次150~20 00C和14~22bars条件下的热处理后, 其1690cm-1的吸收峰将变弱,同时出现与琥珀相同的1730cm-1左右吸收峰。以上处理过程相当于柯巴树脂快速经历了在自然界需几百万到几千万年才能完成的聚合作用。由此可知,1690 cm-1峰值可用于区分天然柯巴树脂与琥珀,但是考虑到柯巴树脂的1690cm-1峰值和琥珀位于1713~ 1731cm-1峰值比较接近,所以最好同时结合其它方法如酒精测试等能得到正确结论。
通过测试发现,I型处理琥珀的红外光谱与天然琥珀相同,结合其糖浆状构造, 说明这种处理琥珀在处理过程中未添加外来物质。可能的处理方法是将琥珀的碎屑在适当的温度、压力下烧结,形成较大块的琥珀,称为再造琥珀, 也称为处理琥珀、熔化琥珀或模压琥珀。琥珀碎屑原料在熔化烧结过程中会形成独特的糖浆状构造。
II型处理琥珀的红外光谱明显有别与天然琥珀,说明这种物质在处理过程中添加了外来物质, 可能的处理方法是将琥珀碎屑和某些有机高分子材料混合后烧结而成,其外观也表现出由不同物质组成的特点,且各组成部分的紫外荧光不同, 所以它的红外光谱应为琥珀和其它添加物的混合峰。因为化学成分和分子结构与天然琥珀已不完全相同,但它又并非完全由人工树脂组成,根据相关国家标准珠宝玉石名称(GB /T16552-2003)要求, 笔者认为可将其定名为人造琥珀。通过比较后发现,笔者测试的人工树脂仿琥珀的红外吸收光谱与黄振恒等人研究的某种仿琥珀材料相同, 为一种醇酸树脂合成物。根据珠宝玉石名称(G I/T1655-2003) 规定, 其宝石学的正确定名应为塑料。
3结论
在琥珀检测过程中,必须将常规宝石学特征和红外光谱结合才能得到琥珀及其仿制品名称的正确结论。红外吸收光谱可有效区分天然琥珀和柯巴树脂、各种人工树脂和人造琥珀;压制琥珀与天然琥珀的红外光谱相同,但是可通过其独特的糖浆状构造加以识别。
参考文献
[1]施加辛.琥珀有关问题的再探讨[J]. 中国宝玉石,2008, (6):100-106.
论文作者:付浩 高雪
论文发表刊物:《新材料.新装饰》2018年9月上
论文发表时间:2019/5/9
标签：琥珀论文; 树脂论文; 样品论文; 仿制品论文; 光谱论文; 测试论文; 特征论文; 《新材料.新装饰》2018年9月上论文;