秦毅，辛虹瑾，付東陽，陳碧莎，羅艷梅

1.湖南省地質(zhì)測試研究院，長沙 410007 2.湖南省產(chǎn)商品質(zhì)量監(jiān)督檢驗研究院，長沙 410007 3.長沙學院，長沙 410022

前言

在自然界中還有多種寶玉石都可出現(xiàn)貓眼現(xiàn)象，最常見的有石英、透輝石、碧璽、人造玻璃、長石、磷灰石、綠柱石、藍晶石、方柱石、鋰輝石、軟玉和坦桑石等，多達數(shù)十種，但都不如金綠貓眼珍貴。依據(jù)國家標準GB/T16552-2017《珠寶玉石名稱》中5.3.1的規(guī)定，具有貓眼效應的珠寶玉石在基本名稱后加“貓眼”二字，只有金綠寶石貓眼可直接稱為“貓眼”。因此，具有貓眼現(xiàn)象的石英、透輝石等寶玉石在標識時只能標注為“石英貓眼”、“透輝石貓眼”等，只有具貓眼現(xiàn)象的金綠寶石才可以直接標注為“貓眼石”[7]。商家在銷售中須遵循相關(guān)標準進行正確標識，鑒定工作者應掌握相關(guān)的專業(yè)知識。

貓眼石具有清晰的名稱界定和非常典型的鑒別特征。貓眼石相似品種繁多且價值相差懸殊，僅僅從外觀很難鑒別，極易混淆，給寶玉石消費和收藏帶來了許多困擾。鑒定者必須掌握專業(yè)知識并且借助先進儀器設備，針對不同的樣品，采用不同方法，才能快速、有效地進行科學鑒定，從而得到準確的結(jié)論。

1 貓眼效應的形成機理

嚴格來說，“貓眼”不是一種寶玉石的名稱，而是一種特殊的光學效應。貓眼效應的產(chǎn)生是寶玉石內(nèi)的定向包裹體或定向結(jié)構(gòu)對可見光的折射和反射作用引起的，產(chǎn)生貓眼效應的寶玉石必須具備一組密集、定向排列的包裹體或結(jié)構(gòu)，這些包裹體可以是氣液包裹體，也可以是纖維狀、針狀晶體或生長過程中留下的管狀負晶，或晶體的一些片晶、定向解理等[8-12]。將具備這些條件的寶玉石從適當?shù)慕嵌却蚰コ苫∶嫘危肷涔獍l(fā)生分解，部分光折射進寶玉石后接觸包裹體再次發(fā)生分解，部分光形成透射，另一部分光則被反射，在弧形表面相交點的軌跡便形成了一條集中的明亮光帶，并且光帶還會隨著光源或?qū)氂袷臄[動而擺動[8]。貓眼光學現(xiàn)象產(chǎn)生的原理如圖1所示[9]。

圖1 貓眼現(xiàn)象產(chǎn)生的原理示意圖[9]Fig.1 Schematic diagram of cat's eye phenomenon[9]

具有貓眼效應的寶石中，金綠寶石貓眼、玻璃貓眼、木變石貓眼和石英貓眼等是比較容易鑒定的品種，研究發(fā)現(xiàn)金綠寶石貓眼的折射率最高，密度也最大，貓眼石的黃色、黃綠色主要是由于含F(xiàn)e3+引起，其吸收光譜中心吸收帶在445nm處[8]。

2 貓眼石及相似寶玉石品種的特征

在眾多具有貓眼現(xiàn)象的寶玉石中，有的品種和金綠貓眼石非常相似，如圖2中，貓眼石A1、A2與具有貓眼現(xiàn)象的相似品種B、C、D、E、F和G在外觀及色澤上極易混淆[8]。據(jù)文獻報道[13,14]，市場上貓眼石價格每年的漲幅達到150%，并且逐年攀升，長期以來沒有波動跌價，所以貓眼石及其相似品種的鑒別和認知對收藏家和愛好貓眼石的消費者尤為重要。

圖2 A1.貓眼石，A2.貓眼石，B.玻璃貓眼，C.碧璽貓眼，D.透輝石貓眼，E.磷灰石貓眼，F(xiàn).木變石貓眼，G.軟玉貓眼[8]Fig.2 A1.cat's eye，A2.cat's eye，B.Glass cat's eye，C.Tourmaline cat's eye，D.Dioptric cat's eye，E.Apatite cat's eye，F(xiàn).Wood alexandrite cat's eye，G.Nephrite cat's eye

2.1 貓眼石

寶石界把具有貓眼效應的金綠寶石直接稱為貓眼石[3]。貓眼石的顏色有多種，多以帶其它色調(diào)的黃色為主，棕黃色、蜜黃色和淡黃綠色是貓眼石的最佳顏色?，F(xiàn)在一顆蜜黃色、眼線平直、均勻且連續(xù)而清晰明亮的貓眼石價格已達到每克拉數(shù)萬元，隨重量增大，其價格呈幾何倍數(shù)增加。

貓眼石在使用常規(guī)寶石鑒定設備進行檢測時，折射率點測法常值為1.74～1.75，密度為3.73(±0.02)g/cm3，摩氏硬度為8～8.5，內(nèi)部存在大量細小、密集、平行排列的絲狀金紅石或管狀包裹體[8]。這些細長而且密集的包裹體，使得貓眼效應特別明顯，亮線帶位于弧面的中央且細窄，即使在較弱的光源下也十分清晰，這是其它具貓眼效應的寶玉石所不能比擬的效果。在采用紅外吸收光譜儀進行鑒定時，貓眼石具有典型的紅外反射吸收光譜特征，如圖3中A所示，在793cm-1、646cm-1、434cm-1三處具有明顯吸收峰[15]。只有掌握了貓眼石的主要寶石參數(shù)并合理運用，才能科學和準確地鑒定。

2.2 玻璃貓眼

按照國家標準GB/T16552-2017《珠寶玉石名稱》中對人造寶石和合成寶石的定義，玻璃貓眼是人造寶石，目前市場上常見的所謂“合成貓眼石”基本都是玻璃貓眼。合成貓眼石可能由于技術(shù)瓶頸或成本因素，市場上暫未見該品種。

玻璃貓眼的貓眼效應是將不同的纖維材料熔結(jié)在一起形成馬賽克結(jié)構(gòu)所獲得。這些纖維以四邊形或六邊形排列方式堆積，每平方厘米大約有150000根纖維排列，使用放大鏡即可觀察到側(cè)面呈蜂窩狀纖維結(jié)構(gòu)[8]。玻璃貓眼的顏色豐富，眼線非常明顯、標準、亮麗，貓眼效應過于完美。玻璃貓眼折射率點測法常值為1.54，密度為2.30～2.46g/cm3，摩氏硬度為5～5.5[16]。采用紅外吸收光譜儀進行鑒定時，玻璃貓眼具有典型玻璃紅外反射吸收光譜特征，如圖3中B所示，在1053cm-1、764cm-1、460cm-1處表現(xiàn)出明顯的吸收峰[15,16]。玻璃的這些典型參數(shù)特點是區(qū)別其它寶玉石的辨別依據(jù)。

阿里見阿東哭，便止住了自己的哭泣。他從未見過阿東哭，有些驚訝，也有些難過。他走過去，用手擦著阿東臉上的淚說：“你莫哭。我又要哭了?！闭f得阿東幾乎想要號啕。

2.3 碧璽貓眼

碧璽的礦物名稱叫電氣石，化學成分是較為復雜的硼硅酸鹽。類質(zhì)同象作用使得它的顏色豐富多彩，極少數(shù)的碧璽內(nèi)部存在大量致密且與晶體C軸平行的纖維狀、管狀氣液包裹體，這是碧璽貓眼效應形成的原因。黃綠色的碧璽貓眼外觀上和金綠貓眼極其相似，但兩者的物理、化學特征區(qū)別很明顯。碧璽貓眼的折射率點測法常值為1.62～1.64，密度為3.06(+0.20, -0.60)g/cm3，摩氏硬度為7～8[8,17,18]，從不同方向觀察其多色性十分顯著。碧璽的紅外反射吸收光譜也十分典型，如圖3中C1和C2所示，由于不同晶體方向的圖譜存在一定差異，其中由[BO3]3-引起的振動在1346cm-1、1295cm-1、513cm-1、505cm-1具 有 明 顯 吸 收 峰；在1111cm-1、1029cm-1、991cm-1的吸收峰是O-Si-O的振動所致；Si-O-Si的振動吸收峰分別表現(xiàn)在837cm-1、789cm-1、715cm-1、631cm-1、505cm-1[15]。碧璽貓眼顏色繁多，而且透明程度不同，這是由于其形成結(jié)構(gòu)不同所引起[19]，所以碧璽貓眼的鑒別方法需要珠寶鑒定者的進一步研究從而達到更準確的鑒定。

2.4 透輝石貓眼

透輝石是硅酸鹽礦物，化學式為CaMgSi2O6，折射率點測法常值為1.67～1.70，密度為3.30(+0.11，-0.07)g/cm3，摩氏硬度為5～6[8,17,18]，玻璃光澤，內(nèi)部含有大量定向排列的管狀、片狀包裹體時，形成透輝石貓眼。寶石級的透輝石很少，所以透輝石貓眼價值也不菲。絕大多數(shù)透輝石貓眼的顏色都較偏深，不像金綠貓眼那樣艷麗。根據(jù)折射率能很好地鑒別透輝石貓眼和貓眼石，紅外吸收光譜更是簡單、有效的方法。從圖3中D看出透輝石貓眼的紅外反射光譜主要表現(xiàn)在1095cm-1、964cm-1、924cm-1、634cm-1和511cm-1具 有明顯吸收峰[15]。掌握了透輝石的上述寶石參數(shù)特征，就能準確區(qū)分透輝石貓眼與其它寶石貓眼。

2.5 磷灰石貓眼

磷灰石是一種鈣磷酸鹽礦物，化學式為Ca5(PO4)3(F,OH,Cl)，常含有微量的Ce、U、Th等稀土元素，稀土元素的種類及含量變化導致了其顏色的多樣性。磷灰石貓眼十分稀少且漂亮，多被收藏。磷灰石為玻璃光澤，折射率點測法常值為1.63，密度為3.18(±0.05)g/cm3，折射率和密度與貓眼石區(qū)別較大。磷灰石的摩氏硬度只有5～5.5[8,17,18]，所以在檢測和銷售過程中需要格外注意，避免摩擦。最好的檢測方法就是紅外吸收光譜法。磷灰石具有典型的紅外反射吸收光譜特征，如圖3中E所示，在1101cm-1、1065cm-1、607cm-1、575cm-1等處有明顯吸收峰，分別是(PO4)3-的伸縮振動和彎曲振動[15]。從磷灰石貓眼的基本寶石參數(shù)、摩氏硬度特征和紅外反射吸收光譜，能很好區(qū)別于其它寶石貓眼。

2.6 木變石貓眼

木變石系石棉、堿性角閃石(鈉閃石、鎂鈉閃石、鎂鈉鐵閃石、錳閃石)石棉的硅化產(chǎn)物，亦稱為硅化石棉。它是一種石英質(zhì)玉石，是由藍色鈉閃石石棉被SiO2交代所形成的，在外觀上保留了石棉原有的纖維狀結(jié)構(gòu)，木變石的貓眼效應正是由這些密集的纖維狀結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生。木變石貓眼的折射率點測法常值為1.53～1.54，密度為2.64～2.71g/cm3，摩氏硬度為5～7，玻璃光澤。木變石貓眼的紅外反射吸收光譜特征主要反映的是石英的吸收峰，如圖3中F所示，分別在900～1200cm-1范圍內(nèi)的Si-O伸縮振動峰和800cm-1附近的Si-O對稱伸縮振動峰[11]。木變石貓眼礦床在我國有發(fā)現(xiàn)，木變石貓眼的系統(tǒng)研究將為消費者認識該類寶石的特征提供更加完善的依據(jù)。

2.7 軟玉貓眼

軟玉主要礦物成分為透閃石和陽起石，化學成分Ca2(Mg,Fe)5Si8O22(OH)2，非均質(zhì)晶質(zhì)集合體，常呈纖維狀結(jié)構(gòu)，玻璃光澤至油脂光澤。軟玉貓眼是軟玉中的瑰寶，其貓眼效應的成因是其內(nèi)部平行生長的纖維狀結(jié)構(gòu)。軟玉貓眼折射率點測法常值為1.60～1.62，密 度 為2.95(+0.15，-0.05)g/cm3，摩 氏硬度為6～6.5[15]。圖3中G所示軟玉貓眼紅外反射吸收譜特征峰分別是1138cm-1、1038cm-1、991cm-1、918cm-1、536cm-1、459cm-1[15]。近年來，在我國四川省發(fā)現(xiàn)了具有貓眼效應的軟玉貓眼，其質(zhì)地溫潤、細膩，光學性質(zhì)好[20,21]。軟玉貓眼的發(fā)現(xiàn)不僅促進當?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展，而且改善了軟玉貓眼礦床資源極其匱乏的狀況，對它的研究將會提升對軟玉貓眼的認識。

3 貓眼石及相似寶玉石品種的鑒別

通過上述貓眼石及6種相似寶石的介紹可知，雖然它們的寶石學基本參數(shù)有所差異，貓眼效應的成因也有所不同，但其外觀卻很相似，僅憑肉眼和經(jīng)驗很難區(qū)分，鑒別時需要十分細致。首先，弧面形寶玉石的折射率只能采用點測法測定，對折射率數(shù)值差異較大的寶玉石品種容易區(qū)別，反之則很難判定，例如碧璽貓眼、磷灰石貓眼、軟玉貓眼，它們的折射率點測常值十分接近，檢測過程中很難進行準確區(qū)分；第二，利用密度也能鑒別上述寶玉石品種，但需要鑒定者常備各種不同值的比重液，因比重液可能會對樣品造成損壞，且要求樣品必須是未鑲嵌的，故不是最好的檢測手段；第三，利用硬度筆進行摩氏硬度測試，這種有損的檢測方法僅適用于原石，對成品、高檔寶石基本不適用；第四，利用先進無損的紅外吸收光譜法進行檢測，對比各類寶玉石的紅外光譜圖，極易區(qū)別。

表1 貓眼石及6種相似寶石參數(shù)對比表Table 1 Comparison table of cat's eye stone and its 6 similar gems

圖3 貓眼石極其相似寶玉石品種的紅外光譜。A-貓眼石；B-玻璃貓眼；C1和C2-碧璽貓眼；D-透輝石貓眼；E-磷灰石貓眼；F-木變石貓眼；G-軟玉貓眼紅外光譜圖[15]Fig.3 The infrared spectrum of cat's eye stone and its similar gems.A-cat's eye, B-Glass cat's eye, C1 and C2-Tourmaline cat's eye, D-Dioptric cat's eye, E-Apatite cat's eye, F-Wood alexandrite cat's eye, G-Nephrite cat's eye[15]

表1為貓眼石及6種相似寶玉石的折射率點測值、密度值、摩氏硬度和紅外吸收光譜特征峰的對比統(tǒng)計。由表1可知，貓眼石及其6種相似寶玉石的折射率點測值、密度值、摩氏硬度存在一定差異，能作為鑒別依據(jù)，但存在較大的不確定性和缺陷。從圖3中A-G可知，這些寶玉石品種的紅外光譜具有獨特性和明顯差異，可以鑒別和區(qū)分它們最簡單、快速、準確且無損的鑒定方法[15,22]。

4 結(jié)論

通過對貓眼石和貓眼效應形成機理的詳細介紹，以及對與貓眼石相似的6種寶玉石物理特征和光譜特征的綜述，總結(jié)了貓眼石及其相似寶石鑒別方法，為珠寶愛好者和研究者提供借鑒。

(1)利用折射儀、密度儀和硬度計等對貓眼石及其相似品種的基本參數(shù)進行測定是珠寶玉石鑒定工作者必須掌握的基本技能和手段，但僅從上述數(shù)據(jù)對各種寶石進行判斷和定名缺乏可靠性，還需其他方法進行驗證。

(2)傅立葉變換紅外光譜儀是貓眼石及相似寶玉石品種目前最為有效、準確、快捷和科學的鑒定方法。

(3)要準確鑒別貓眼石及相似寶玉石品種，必須綜合運用寶石鑒別的專業(yè)知識，研究多種方法，使用先進儀器設備，不斷提高鑒定結(jié)果的科學性、準確性和可靠性。