馬 平，沈錫田，仲 源，羅 恒

1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)珠寶學(xué)院，湖北 武漢 430074 2.湖北國(guó)土資源職業(yè)學(xué)院，湖北 武漢 430090

引 言

翡翠被譽(yù)為“玉石之王”，是由硬玉為主要礦物成分的巖石，通常存在于高壓低溫成因的蛇紋巖混雜巖體內(nèi)，被認(rèn)為是洋殼俯沖作用的產(chǎn)物，目前在國(guó)際珠寶市場(chǎng)寶石級(jí)的翡翠主要來(lái)自緬甸。翡翠礦床成礦條件極其苛刻，翡翠資源的稀缺性使得行業(yè)內(nèi)對(duì)新產(chǎn)地品種的關(guān)注度提升，由于地質(zhì)背景及成礦環(huán)境的相似性，危地馬拉、俄羅斯等地也有商業(yè)級(jí)硬玉巖(翡翠)產(chǎn)出，緬甸翡翠在顏色、透明度、質(zhì)地、凈度等方面有較高品質(zhì)。隨著緬甸翡翠資源的逐漸枯竭，而市場(chǎng)對(duì)之需求卻日益劇增。為了滿(mǎn)足市場(chǎng)的強(qiáng)烈需求，來(lái)自其他產(chǎn)地的翡翠冒充緬甸翡翠獲取價(jià)格上漲。迫切需要一種可靠的定量方法來(lái)確定地理起源，保護(hù)翡翠消費(fèi)者利益。

由于不同產(chǎn)地翡翠具有相似的標(biāo)準(zhǔn)寶石學(xué)性質(zhì)，如顏色、透明度、光澤、折射率、比重和主要元素組成，有研究運(yùn)用巖相學(xué)與礦物學(xué)分析方法對(duì)危地馬拉和緬甸的硬玉巖的成因及成礦地質(zhì)背景進(jìn)行過(guò)較為廣泛的研究。從不同產(chǎn)地翡翠生成時(shí)代、礦物組合、硬玉中端員組分的含量等方面探討不同產(chǎn)地翡翠。

研究中采用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)對(duì)緬甸、俄羅斯、危地馬拉翡翠進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試分析，發(fā)現(xiàn)不同產(chǎn)地翡翠品種其紫外-可見(jiàn)吸收光譜峰強(qiáng)度存在一定的差異。采用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)、激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜儀獲得三地翡翠樣品的化學(xué)成分與譜學(xué)特征，探討三個(gè)產(chǎn)地翡翠樣品紫外-可見(jiàn)吸收光譜峰值與化學(xué)元素含量的相關(guān)性，為翡翠產(chǎn)地快速鑒別提供譜學(xué)依據(jù)與理論基礎(chǔ)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 樣品

我國(guó)主要的翡翠市場(chǎng)收集來(lái)自緬甸、危地馬拉、俄羅斯3個(gè)國(guó)家的翡翠樣品，樣品選取市場(chǎng)上不同產(chǎn)地代表性翡翠，在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)珠寶學(xué)院寶石實(shí)驗(yàn)室中，經(jīng)過(guò)珠寶常規(guī)儀器鑒定和確認(rèn)，不同產(chǎn)地翡翠的寶石學(xué)性質(zhì)一致。

收集了22個(gè)翡翠樣品測(cè)試。為了避免厚度對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，將每個(gè)樣品制作為薄片，厚度為1 mm，其中緬甸翡翠7個(gè)、危地馬拉翡翠8個(gè)、俄羅斯翡翠7個(gè)(見(jiàn)表1、圖1)。

表1 不同產(chǎn)地翡翠樣品

圖1 緬甸、危地馬拉、俄羅斯翡翠樣品

1.2 方法

原位微區(qū)主微量元素質(zhì)量分析在武漢上譜分析科技有限責(zé)任公司利用LA-ICP-MS完成, 詳細(xì)的儀器參數(shù)和分析流程見(jiàn)文獻(xiàn)[1-3]。GeolasPro激光剝蝕系統(tǒng)由COMPexPro102ArF193nm準(zhǔn)分子激光器和MicroLas光學(xué)系統(tǒng)組成, ICP-MS型號(hào)為Agilent7700e。激光剝蝕過(guò)程中采用氦氣作載氣、氬氣為補(bǔ)償氣以調(diào)節(jié)靈敏度。激光束斑和頻率分別為44 μm和5 Hz。單礦物微量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)處理中采用玻璃標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)SRM610，BHVO-2G，BCR-2G和BIR-1G進(jìn)行多外標(biāo)無(wú)內(nèi)標(biāo)校正。每個(gè)時(shí)間分辨分析數(shù)據(jù)包括大約20～30 s空白信號(hào)和50s樣品信號(hào)。對(duì)分析數(shù)據(jù)的離線處理(包括對(duì)樣品和空白信號(hào)的選擇、儀器靈敏度漂移校正以及元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算)采用軟件ICPMSDataCal[1-3]完成。

紫外-可見(jiàn)吸收光譜測(cè)試在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)珠寶學(xué)院實(shí)驗(yàn)室完成，使用PerkinElmer公司的Lamb-da650s紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)。測(cè)試條件：采用透射法，測(cè)量范圍350～800 nm，掃描間隔1 nm，掃描速度267 nm·min-1，縱坐標(biāo)用吸光度(A)表示。

1.3 翡翠的紫外-可見(jiàn)吸收光譜特征

翡翠主要礦物為硬玉，是單鏈狀硅酸鹽礦物。其晶體化學(xué)式M2M1Si2O6，硅氧四面體以角頂連接成沿一個(gè)方向無(wú)限延伸的鏈，晶體結(jié)構(gòu)中，硅氧骨干[SiO4]四面體中部分Si常被Al替代，形成[AlO6]八面體，規(guī)則八面體配位的陽(yáng)離子占據(jù) M1位置，即 Al3+，F(xiàn)e2+，F(xiàn)e3+，Cr3+，Ti4+，Mn2+等離子；發(fā)生畸變的八面體配位中陽(yáng)離子占據(jù)M2位置，即Ca2+，K+，Na+離子。

翡翠的紫外-可見(jiàn)吸收光譜中存在兩個(gè)明顯的吸收區(qū)域，紫區(qū)437 nm的吸收峰為Fe3+的吸收，430 nm處的吸收峰為Mn2+的自旋禁阻躍遷所致[4]，其中，緬甸翡翠437和430 nm吸收系數(shù)峰值相對(duì)最小，437 nm紫外-可見(jiàn)吸收系數(shù)峰值范圍在0.25～0.92之間，430 nm紫外-可見(jiàn)吸收系數(shù)峰值范圍在0.23～0.87之間[圖2(a)]。危地馬拉翡翠437和430 nm吸收系數(shù)峰值相對(duì)最大，437 nm紫外-可見(jiàn)吸收系數(shù)峰值范圍在0.81～2.22之間，430 nm紫外-可見(jiàn)吸收峰值范圍在0.79～2.10之間[圖2(b)]。俄羅斯翡翠437和430 nm吸收系數(shù)峰值相對(duì)中等，437 nm紫外-可見(jiàn)吸收系數(shù)峰值范圍在0.66～1.07之間，430 nm紫外-可見(jiàn)吸收系數(shù)峰值范圍在0.62～1.04之間[圖2(c)]。430和437 nm紫外-可見(jiàn)吸收系數(shù)峰值大于1.1為危地馬拉翡翠，430和437 nm紫外-可見(jiàn)吸收系數(shù)峰值小于0.62區(qū)域?yàn)槎砹_斯翡翠[圖2(d)]。

2 結(jié)果與討論

三個(gè)翡翠產(chǎn)地UV-Vis 430 nm吸收系數(shù)峰值與MnO元素含量線性回歸方程為y=22.47x+0.40，皮爾遜相關(guān)系數(shù)為0.872，顯示430 nm處紫外-可見(jiàn)吸收系數(shù)峰值與MnO含量之間為正相關(guān)關(guān)系[圖3(a)]，MnO含量越高，430 nm處紫外-可見(jiàn)吸收系數(shù)峰值越高[圖3(b)]，三個(gè)翡翠產(chǎn)地UV-Vis 437 nm吸收系數(shù)峰值與FeO元素含量線性回歸方程為y=0.61x+0.22, 皮爾遜相關(guān)系數(shù)為0.981, 接近1，指示437 nm處紫外-可見(jiàn)吸收系數(shù)峰值與FeO含量之間接近完全正相關(guān)關(guān)系，F(xiàn)eO含量越高，437 nm處紫外-可見(jiàn)吸收系數(shù)峰值越高(表2、圖3)。危地馬拉翡翠Fe，Mn元素含量最多，紫外-可見(jiàn)吸收系數(shù)峰值范圍最高，F(xiàn)e，Mn等元素類(lèi)質(zhì)同相替代現(xiàn)象對(duì)含硬玉巖的品質(zhì)具有一定的影響，導(dǎo)致危地馬拉翡翠顏色普遍偏暗。

圖3 不同翡翠產(chǎn)地UV-Vis 437和430 nm吸收系數(shù)峰值與MnO，F(xiàn)eO元素含量線性相關(guān)性

表2 不同翡翠產(chǎn)地MnO，F(xiàn)eO含量與紫外-可見(jiàn)吸收光譜強(qiáng)度

根據(jù)不同產(chǎn)地翡翠的紫外-可見(jiàn)吸收光譜可以看出，430 nm處吸收系數(shù)峰值范圍大于1.1，437 nm處吸收系數(shù)峰值大于1.1時(shí)，為危地馬拉翡翠，430 nm處吸收系數(shù)峰值范圍小于0.62，437 nm處吸收系數(shù)峰值小于0.66時(shí)，為緬甸翡翠，430 nm處吸收系數(shù)峰值范圍0.62～1.1，437 nm處吸收系數(shù)峰值大于0.66～1.1時(shí)，俄羅斯翡翠與危地馬拉及緬甸翡翠區(qū)域重合。為三個(gè)產(chǎn)地翡翠共同區(qū)域[圖2(d)]。使用紫外-可見(jiàn)吸收光譜技術(shù)辨別翡翠產(chǎn)地，提供了一種快捷、省時(shí)、方便的測(cè)量分析方法。