紅色長石特徵..淺說＠《翠玨軒》｜PChome Online 個人新聞台

2009-10-24 11:05:11| 人氣1,727| 回應0 | 上一篇 | 下一篇

紅色長石特徵..淺說

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紅色長石特徵..淺說

摘要:近幾年在國內外珠寶市場上出現了一種紅色透明長石，其天然性引起了廣泛的爭議。採用常規的寶石學方法、LA-ICP-MS以及紫外-可見分光光度計等測試儀器研究了該紅色長石樣品的寶石學特徵、化學成分及紫外-可見吸收光譜，旨在探討其致色原因。結果表明，該紅色長石樣品屬於中長石; 與黃色長石樣品相比，其化學成分中Cu的質量分數為739X10^-6~801X10^-6，遠遠高於黃色長石的(1.07X10^-6)，而其他微量元素的質量分數則無明顯的差別，故認為Cu可能與其呈紅色有關; 紫外-可見吸收光譜結果顯示，該紅色長石樣品在可見光區的吸收帶主要位於566nm處，推測其可能與Cu對可見光的吸收有關。

紅色(R1~R5)與黃色長石樣品

長石是地殼中最主要的造岩礦物之一，其質優者可作為寶石材料。目前，市場上的長石類寶石主要有月光石、日光石、天河石以及暈彩拉長石等具有特殊光學效應的品種，透明、彩色的長石則相對少見，紅色品種更為罕見，確切的產地只有美國的俄勒岡州^[1~2]。 2002年，在美國圖桑珠寶展首次出現了一種紅色長石，銷售商聲稱其來自剛果。該寶石為橙紅色與紅色，飽和度高，濃豔動人，單粒可達30 ct^[3]。這在當時並未引起重視，但在2005年後，這種紅色長石大量出現，其顏色驚人地一致，透明度也非常好，大多數商家宣稱來自剛果，少數稱來自大陸西藏。因此，該紅色長石在全球範圍內引起了轟動，電視購物網、電腦網站、珠寶商都銷售該寶石，且其價格不菲。對該寶石的產地一直有爭議。在其大量上市前，還未見其確切產地的報導^[1]。有很多學者質疑其天然性，認為是經過了擴散處理;也有學者親臨西藏區域，拍下了幾張礦區的照片^[4~5]。但仍有人質疑其照片的真實性。因此，筆者對泰國市場上有代表性的5粒紅色長石樣品(銷售商稱其產於剛果)的常規寶石學特徵、化學成分以及紫外-可見吸收光譜進行了初步研究，旨在探討其顏色與化學成分的關係，提供一些基礎資料。

紅色長石樣品的內部特徵 a.條帶狀結構中的黃色充填物

1 樣品與測試方法

1.1 外觀特徵

該5粒紅色長石樣品(上圖，樣品R-l~ R-5)主要呈深淺不同的紅色、橙紅色，顏色分佈不均勻，呈條帶狀或層狀，部分樣品的顏色較均勻，透明度較好。

1.2 測試方法

採用常規寶石學方法測試與觀察了樣品的寶石學及其內含物特徵; 再運用LA-ICP-MS分析了有代表性2粒樣品的主要化學成分與微量元素; 最後採用UV-1601型紫外-可見光分光光度計測試了樣品的吸收光譜。同時，與黃色長石樣品(Y-1與Y-2)的測試結果進行了對比研究，比較其化學成分的差異，旨在探求致使紅色長石呈色的化學微量元素資訊。

紅色長石樣品的內部特徵 b.條帶狀結構中的暗色充填物

2 結果與分析

2.1 基本特徵

該紅色長石樣品的折射率為1.552~1.562,雙折射率為0.008~0.010，相對密度為2.678~ 2.695，無螢光，多色性不明顯;用掌上型分光鏡觀察，在橙黃區有中等強度的吸收窄帶，紫區有弱吸收;在寶石顯微鏡下觀察，其內部常見平行條帶狀結構(圖)，還可見暗色和黃色充填物(圖，表1)。

表1 樣品的寶石學特徵 Gemmological characteristics of samples

樣號	質量/ct	顏色	折射率	相對密度	紫外螢光	吸收光譜	內部特徵
R-1	1.01	紅色	1.554~1.562	2.686	無	橙黃區有中等強度的吸收窄帶，紫區有弱吸收。	平行的板條狀結構。
R-2	0.74	橙紅色	1.552~1.562	2.690	無		平行的似針狀包裹體。
R-3	1.11	紅色	1.554~1.562	2.678	無		平行的板條狀結構。
R-4	1.16	紅色	1.552~1.560	2.695	無		較均勻，局部平行絲狀物。
R-5	1.05	紅色	1.554~1.562	2.688	無		密集的平行絲狀物。
Y-1	1.75	淺黃色	1.560~1.568	2.685	無	無明顯吸收。	內部潔淨。
Y-2	1.08	淺黃色	1.562~1.568	2.680	無	無明顯吸收。	內部潔淨。

2.2 LA-ICP-MS

採用中國地質大學(武漢)地質過程與礦產資源重點實驗室提供的GeoLas2005-Agilent7500a型鐳射燒蝕電感耦合等離子質譜儀(LA-ICP-MS)分析了2粒樣品的化學成分，測試條件:ArF準分子雷射器(193nm)，鐳射剝蝕孔徑為32μm，雷射脈衝頻率為8Hz，雷射脈衝能量為80mJ。其結果見表2。

表2 樣品的化學成分 Chemical compositions of samples

樣號	Na₂O	MgO	Al₂O₃	SiO₂	P₂O₅	K₂O	CaO	TiO₂	MnO	FeO_T	單位
R-2	5.73	0.080	27.90	55.20	0.0024	0.45	9.94	0.064	0.0045	0.35	ωB/％
R-3	5.74	0.081	28.10	55.20	0.0045	0.45	9.81	0.064	0.0042	0.35
Y-1	5.04	0.079	28.90	53.80	0.0070	0.27	11.30	0.066	0.0051	0.40

樣號	Li	Sc	V	Cr	Co	Cu	Zn	Ga	Rb	Sr	Ba	La	Ce	單位
R-2	54.40	0.54	1.47	0.480	0.420	801.00	2.68	20.80	0.72	1146	129.00	1.34	2.26	ωB/ 10^-6
R-3	36.30	0.43	1.68	0.035	0.430	739.00	2.77	20.70	0.81	1135	130.00	1.29	2.26
Y-1	1.90	0.65	1.59	0.000	0.440	1.07	1.70	19.00	0.66	959	90.70	1.64	2.77

註:部分微量元素因質量分數甚微(< 1 X l0^-6)以及其在兩種顏色樣品中的質量分數並無明顯差異而未列出; 資料處理方法: 基於所有金屬氧化物100 ％歸一化的獨立內標分析方法獲得常量與微量元素的質量分數^[6]

從表2中可以看出，樣品R-2和R-3的化學成分極其接近，主要為Na₂O，CaO，Al₂O₃，和SiO₂，平均質量分數分別為5.74％，9.88％，28.00％和55.20％，K₂O的質量分數(0.45％)較少，因此，該樣品屬於斜長石系列。根據其Na₂O與CaO的質量分數計算出其分子數比例(Ab:An)為51 : 49(略去K₂O的影響)，該2粒紅色長石樣品屬於中長石，靠近拉長石端元。紅色樣品的微量元素的質量分數較高的有Fe,Ti,Cu,Mg,Cu和Sr，其他元素的質量分數甚微。與黃色長石樣品相比可知，Fe,Ti,Mn,Mg和Sr的質量分數無明顯差別，但Cu的質量分數卻相差較大，前者中Cu的質量分數為739X10^-6~801X10^-6，而後者的僅為1.07X10^-6，故筆者認為，Cu可能是紅色長石致色的主要元素。

紅色與黃色長石樣品的紫外-可見吸收光譜

2.3 紫外-可見吸收光譜

採用日本產UV-1601型紫外-可見分光光度計對紅色長石與黃色長石樣品進行了紫外-可見吸收光譜測試，測試範圍為200~1100nm，分辨率為0.5nm，透射法，室溫，樣品均被磨成雙面拋光平面，其測試結果見圖。從圖可見，紅色長石樣品在可見光區的主要吸收峰位於566nm附近，其吸收光譜整體趨勢為向藍紫區逐漸增強，紅區透過較好，導致其呈現紅色;而黃色長石樣品的主要吸收峰位於382, 422nm處，且382nm處的最強，422nm處的為弱吸收肩峰。

黃色長石樣品位於385,422nm處的尖銳吸收峰與四面體位Fe³⁺的d-d電子躍遷有關^[2,7,8];紅色長石樣品中566nm處的吸收峰與美國俄勒岡州產紅色長石的特徵相似(圖)，推測與Cu有關^[2]。因此，筆者認為，Cu是導致紅色長石樣品呈現紅色的主要原因。

俄勒岡紅色長石與摻Cu紅寶石玻璃的紫外-可見吸收光譜 [2]

3 討論

根據以上測試結果與分析，在該紅色長石樣品中，Cu元素對其顏色有十分重要的作用。但 Cu究竟以怎樣的形式存在於該長石中? 是以微細的雜質包裹體形式存在，還是滲入晶體結構中?

另外，還有一個更重要的問題: Cu元素是否是人為加入?從樣品的內部特徵及顏色分佈上看，其紅色常呈條帶狀沿雙晶面分佈，但也可常看到紅色並不一定都有規律，即使都沿著雙晶面分佈，也不能證實是人工所為，自然界形成的寶石礦物沿著特定方向出溶包裹體的情況也有發生。由於樣品為小顆粒刻面成品，無法瞭解其在宏觀上的顏色分佈特徵。因此，目前尚無確定性證據判斷其為天然或擴散處理的，還需更多的樣品和研究工作進一步確定。

4 結論

通過以上分析，可以得出以下幾點:

1. 紅色長石樣品的折射率為1.552~1.562，雙折射率為0.008~0.010 ; 相對密度為2.678~ 2.695 ; 無螢光，弱多色性; 其分光鏡觀察顯示，在橙黃區有中等強度的吸收帶，紫區有弱吸收;內部常見平行條帶狀結構;

2. LA-ICP-MS測試結果表明，該紅色長石樣品屬於中長石，接近拉長石端元;其Cu的品質分數為739X10^-6~801X10^-6，遠高於黃色長石樣品中的，推測其紅色應與Cu元素有關;

3. 紫外-可見吸收光譜結果顯示，該紅色長石樣品在可見光區的主要吸收峰位於566nm處，與Cu元素有一定關係。