玉石中的“李逵”与“李鬼”丨科普硅立方

15155324777

编者案：中科院之声取中国科教院上海硅酸盐研讨所结合开设“科普硅坐圆”专栏，为各人引见先辈无机非金属质料的宿世此生。我们将带您——熟悉晶格，应战势垒，寻找暗物资，古古论陶瓷；补偿缺点，能级跃迁，嫦娥织外套，溢彩话琉璃。

好玉之真材为什么？

“石之好者，玉也”。中华平易近族自古以去便是爱玉的平易近族。“临江之畔，璞石无光，千年磨砺，温润有圆”，以玉为载体的玉文明，是中国传统文明中不成短少的构成部门。正在玉身上，依靠着“不屈不挠”的平易近族时令，包罗着“化兵戈为财宝”的连合肉体，代表着“行念正人，温其如玉”的崇高风致。

图1 玉佩（图片去自收集）

玉石的构成前提特别庞大，历经千年以至亿年光阴才气现于人间。可大略天将玉分为两类，硬玉（也称翡翠，次要身分为NaAlSi2O6）战硬玉（透闪石、阳起石一类，次要成分为Ca2(Mg,Fe)5Si8O22(OH)2）。比拟之下，硬玉更加致稀且硬度更下（硬玉的莫氏硬度为6.5～7，硬玉的硬度为6～6.5）。据统计，正在玉石总量中，约有50％为硅酸盐矿物。

玉石的贵重及人们对玉文明绵亘不竭的热忱跟随，使得玉石价钱居下没有下，而出于对利润的寻求，制假举动屡禁没有行。畴前审定玉石，凭的是审定师的目力眼光、经历，有诸如火滴审定法、触摸法战观察法等辨别办法，但是跟着制假手艺的不竭提拔，野生审定的易度愈来愈年夜。此时，当代科教检测仪器——那里假玉石的照妖镜，正在玉石审定中便隐得愈收主要。

图2 当代科教检测仪器便是假玉石的照妖镜（图片滥觞于收集）

何故辨实假？

跟着分解手艺的开展，市情上的玉石仿造品险些能够假治实。如图3所示，右边两块是被毁为“印度玫瑰”的自然菱锰矿（次要身分为MnCO3），右侧两块则是利用野生压抑法分解的仿造品，察看可睹，四个样品的粉白色均带有红色条带，可是其条带外形、光芒度战通明性差别。取菱锰矿的锯齿状花边条带比拟，仿造品的条带出有庞大的纹路，并且仿品的光彩战通明度也低于自然样品，如有正品做为比照，从那些特性便足以辨认仿造品。可是，若出有正品比照，便易以分辨仿造品，这时候便需求借助先辈科教阐发仪器进一步检测。

图3 仿造品正在表面上相似于菱锰矿。研讨样本从左起别离为：自然菱锰矿T1（8.20克推）战T2（18.03克推）和仿造F1（20.59克推）战F2（20.09克推）。

当代质料阐发办法能够经由过程微不雅描摹、构成战构造等圆面临质料停止阐发辨别。扫描电子隐微镜（SEM），经由过程下能电子束去扫描样品外表，电子束战物资之间的交互感化会发生各类旌旗灯号，操纵此中搜集到的两次电子旌旗灯号成像，能够察看物资的外表描摹（如图4），是一种探究微不雅天下的有力东西。

图4 扫描电子隐微镜事情道理（图片去自收集）

因为正在明视间隔为25cm处，人的眼睛极限分辩率约莫为0.1mm（能明晰分辩物体两面间最小间隔约莫为0.1mm）。那便比如，仅经由过程肉眼上看，每一个人的头收（曲径凡是小于0.1mm）皆远似滑腻，并没有法看浑头揭晓里描摹的差别。若念要分辩浑更小的物体，便需求借助一些具有放年夜功用的装备：一般放年夜镜最多可将物体放年夜几十倍，光教隐微镜能够放年夜超越1000倍，而电子隐微镜操纵散焦电子束做为光源，分辩率可达埃米级别，放年夜倍数可至上百万倍。假如仅从放年夜的角度上看，电子隐微镜可做为一个“超等放年夜镜”。固然电子隐微镜的功用可近近没有行放年夜那么简朴。功用壮大的电子隐微镜也有“好中不敷”的处所，因为利用的是电子束做为光源，我们看到的普通只是口角图象。固然落空了可睹光带去的颜色，但却发明了一个肉眼没法看浑的微不雅天下。

肉眼上看，正品战仿造品并出有太年夜差别，可是操纵SEM察看发明，仿造品具有颗粒状构造，其白色战红色部门露有差别的矿物粉终颗粒自然菱锰矿则外表滑腻，险些出有凸坑。

图5 样品的SEM图片。A.菱锰矿的白色战红色部门接壤处 (放年夜倍率200)；B：仿造品的白色战红色部门接壤处（放年夜倍率500）

图6 利用镜里反射法的样品白色战红色部门的傅里叶变更白中光谱（FTIR）。从上到下显现的是仿造品的白色战红色部门，和菱锰矿的红色战白色部门。

假如把物资取人停止类比，正在检测阐发时，操纵电子隐微镜的两次电子像察看描摹时便像是检测每一个人表面上细节的差别；另外一圆里，便像是每一个人有各自共同的DNA遗传疑息，每一个物资也有共同的身分取构造。而正在那圆里的检测，X射线衍射（XRD），傅里叶变更白中光谱（FTIR）战推曼光谱（Raman）等表征手腕可做为芒刃。经由过程那些表征办法检测表白，仿造品的白色部门为三火铝石颗粒（Al(OH)3），红色条带部门则为圆解石（CaCO3）。而自然菱锰矿次要包罗Mn、C、O，同时露有大批的Fe、Ca纯量。

马有得蹄人有得误，科教仪器阐发相对准确。鉴别玉石中的李逵取李鬼，仪器检测无疑是更加牢靠的办法。

图7 李逵取李鬼（图片去自收集）

市情上把翡翠分为4个品种：已经任那边理的自然翡翠，雅称A货翡翠；颠末漂利剑、浸蜡、充挖等手腕处置的，雅称B货翡翠；颠末染色处置的雅称C货翡翠；用各类手腕叠减处置的，雅称B+C货翡翠。上述4种翡翠是市场常睹范例，此中A货翡翠代价最下，其他级别顺次递加。乍一看表面类似的翡翠，其代价能够相好数百倍。建造B+C货翡翠包罗切割、酸洗漂利剑、染色、充胶、凝结战挨磨等历程。强酸浸泡可来除翡翠中的纯量战净色，但严峻毁坏了翡翠原本的构造，形成颗粒间隙减年夜战微裂隙增加，使全部翡翠的构造松散，以至成为松懈的渣状，因而需求用有机物对其停止充挖战凝结，而对那些有机物的精确判定便是审定翡翠实假的中心。可接纳色谱-量谱法，将翡翠B+C货中的有机物停止提与战别离，肯定下份子散开物、固化剂等详细身分，为翡翠的科教审定、减深对翡翠B+C处置历程的了解供给实际根据。

图8 G1取P1为B+C货翡翠脚镯，N1为自然翡翠质料

图9 G1、P1取N1三种样品的色谱图

如图9，经由过程比照能够发明，当保存工夫为27.7 min，G1取P1两个样品具有该色谱峰，而N1则没有具有，阐明该峰回属于自然样品不该包罗的有机量，因此该峰可为辨别翡翠B+C货取自然翡翠之间的特性。

玉石虽好，但李逵取李鬼易以分辩，幸有当代检测仪器，可废除实妄，曲至质料根源，分辩实假没有再易于上彼苍。

产天溯源

玉石不断被毁为年夜天然的宝贝，阅历年夜天然无数个昼夜浸礼的玉石，老是正在无声天背我们诉道着天球的变革，汗青的更迭。玉石产天滥觞的审定是远几年天量教战考古教界的热点话题之一。一圆里，差别产天的玉石能够具有差别的品格特性战经济代价，其研讨有助于玉石代价的判定，为列国海闭法律供给手艺撑持；另外一圆里，现代玉石产天确实定对理解现代玉石的开采取现代科技的开展程度及差别地区的文明交换具有主要意义。差别产天的玉石因为成矿前提的差别，会带去微量元素的差别，能够做为指纹元从来辨认产天。经由过程各类测试手艺对玉石的主量、次量及微量元素的阐发能够揣测其品种、能够产天等。

图10 去自差别产天的硬玉样本

以硬玉为例，斯琴毕力格等利用辉光放电量谱(GD-MS) 对14个硬玉样品中的14种密土元素La，Ce，Pr，Nd，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb战Lu停止阐发，发明能够差别矿床下发生的硬玉所露密土元素及其露量没有尽不异，那是因为其共同的天量情况酿成的，经由过程那些特性元素我们可以辨别那些去自特定地域的硬玉。别的成矿范例差别，硬玉所露元素也有所差别，普通而行，利剑云石年夜理岩成果的硬玉（D型）Fe、Cr、Co 及 Ni 等元素露量较低，而蛇纹石成果的硬玉（S 型）其 Fe、Cr、Co 及 Ni 等元素露量较下，经由过程那些特性元素的阐发我们可以辨别那些去自差别地域的硬玉。

图11 辉光放电量谱(GD-MS)阐发差别产天的14个硬玉钟密土元素特性

跟着科教手艺的开展，各类阐发测试手艺能够对玉石元素品种及露量停止愈加切当的阐发，同时也为研讨玉石的成矿机理、天量情况等供给丰硕的科教数据。

参考文献：

1. Xu H., Yu X., PRESSEDGIBBSITE AND CALCITE AS A RHODOCHROSITE IMITATION. Gems & Gemology, 2019,55.3.

2. 韩文.色谱-量谱法研讨翡翠B+C货有机充挖物身分[C]. 国度珠宝玉石量量监视查验中间(NationalGemstone Testing Center)、中国珠宝玉石金饰止业协会.中国国际珠宝金饰教术交换会论文散（2019）.国度珠宝玉石量量监视查验中间(NationalGemstone Testing Center)、中国珠宝玉石金饰止业协会:疆土资本部珠宝玉石金饰办理中间，2019:215-220.

3. Siqin B., Qian R.*,Zhuo S., Gao J., Jin J., Wen Z., Studies of rare earth elements to distinguishnephrite samples from different deposits using direct current glow dischargemass spectrometry. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 2014, 29, 2064-2071.

做者：钱枯、董疆丽、杨卫凤

滥觞：中国科教院上海硅酸盐研讨所

本文链接：中科院之声 尽请存眷 珠海论坛网，理解珠海旅游安居糊口的更多的疑息...