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寶石鑒定的神器——XRF熒光光譜儀

點擊次數(shù):2524  更新時間:2020-04-17

說到珠寶鑒定師,你一定認為是一群擁有火眼金睛,一眼辨真假的孫悟空。如果你要這樣夸小吉,我也是不反駁噠o(* ̄▽ ̄*)ブ

 

在科技快速發(fā)展的21世紀,珠寶鑒定師的日常除了肉眼觀察和常規(guī)寶石學特征測試,還會用到現(xiàn)代儀器對寶石結(jié)構(gòu)和成分進行分析,例如FTIR、XRF、EPMA等等。

 

今天,大家一起來了解在元素測試方面十分厲害的XRF~

 

用途一:判定寶石亞種

 

01、石榴石族寶石的亞種判定

石榴石族礦物存在著廣泛的類質(zhì)同象替代,因此每一種石榴石的化學成分亦有較大變化。

 

其中翠榴石(鈣鐵榴石)和沙弗萊石(鉻釩鈣鋁榴石)同屬綠色系的石榴石。翠榴石含Cr,具有鮮嫩的綠色調(diào)和*的火彩(色散值0.057,高于鉆石),沙弗萊石由于含Cr、V而呈現(xiàn)鮮艷的綠色,凈度通常也很高,因此這兩種綠色寶石都非常受歡迎。

 

但是翠榴石的產(chǎn)量稀少,且難有大晶體產(chǎn)出,1克拉以上的優(yōu)質(zhì)翠榴石已經(jīng)非常難得。因此,翠榴石和沙弗萊石在市場上的價值也存在差異。

 

二者顏色相近,由于同屬石榴石族,存在一些共性,因此肉眼區(qū)分會有不確定性。雖然通過折射率、包裹體等特征能將二者區(qū)分,但是成分分析無疑是準確的證據(jù)。

 

利用XRF可以分析石榴石是鈣鋁榴石還是鈣鐵榴石,再加上顏色和其它致色元素的共同判定(表1),就能準確地將兩種石榴石分開。

 

02、帕拉伊巴碧璽的判定

帕拉伊巴碧璽是碧璽中的名貴品種,因早產(chǎn)出于巴西的帕拉伊巴州而得名,后來指富Cu(銅)、Mn(錳)的藍色、綠色、藍紫色碧璽。

 

通常情況下, Cu(銅)、Mn(錳)元素的含量約在幾千ppm,以此與Fe致色的藍色碧璽區(qū)分(表2)。

 

用途三:研究彩色寶石顏色成因

 

01、西瓜碧璽(多色碧璽)的顏色成因

碧璽顏色十分豐富,是不可多見的能承包彩虹色的寶石品種。由于電氣石色帶十分發(fā)育,常在一個單晶體上出現(xiàn)紅色、綠色的二色SE帶或三色SE帶,或以C軸為中心由里向外形成色環(huán),外紅內(nèi)綠則稱西瓜碧璽,曾因深受慈禧太后的喜愛而廣為人知。

 

顏色優(yōu)質(zhì)凈度高的大顆粒多色碧璽價格昂貴。它的漸變色也引起了我們對于顏色成因的好奇,因此用XRF對一些西瓜碧璽進行了元素線掃描分析。

 

我們發(fā)現(xiàn),F(xiàn)e(鐵)和Mn(錳)元素的含量,隨著顏色由紅向黃再向綠色的過渡均呈現(xiàn)上升趨勢,其中以Fe元素的幅度較大,而其他元素無明顯規(guī)律(圖6)。

 

因此我們有理由相信,F(xiàn)e元素對多色碧璽的呈色具有重大意義。具體如何影響,有待進一步測試研究。

 

02、藍方石的呈色機理

藍方石屬于方鈉石族礦物,是一種非常稀少的寶石,寶石級產(chǎn)出極低,顆粒通常很小,超過1克拉的可謂極其罕見。

 

藍方石呈現(xiàn)深邃的藍色,甚至比藍寶石的藍更多了一種帕拉伊巴藍的霓虹感,外觀十分美麗。

 

GUILD實驗室有幸收到一顆0.34克拉的藍方石戒指(圖7),我們對它進行了寶石學測試。

 

藍方石的理想化學式為(Na,Ca)4-8Al6Si6(O,S)24(SO4,Cl)1-2,我們測得的主量元素比例與之相符,結(jié)合其他寶石學特征,可確定這是一顆藍方石。

 

查爾斯濾色鏡下樣品呈現(xiàn)鮮艷的紅色(圖8),而我們可以看到在UV-VIS(紫外-可見)的測試中,除了紅區(qū)和藍區(qū),其他區(qū)域的光都被吸收(圖9),恰好與在日光下和濾色鏡下的呈色相呼應(yīng)。

 

而后對它進行了XRF測試(表3),綜合判定,我們有理由認為藍方石呈現(xiàn)藍色與Fe元素有關(guān)。

 

總 結(jié)

XRF作為一種相對耗時少,無損,制樣簡單的元素分析儀器,在彩色寶石的檢測工作中發(fā)揮了不少的作用,而微量元素分析也越來越重要。

 

GUILD實驗室近40年來致力于建立和完善寶石數(shù)據(jù)庫,豐富完備的寶石數(shù)據(jù)庫是寶石鑒定和產(chǎn)地判定準確性的科學保障。

 

注:如無特殊說明,文中的數(shù)據(jù)均為半定量方法測試。

 

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