淡水無光珠中球文石的顯微特征

淡水無光珠中球文石的顯微特征

珍珠的物相結合一直是討論的問題。近年來，人們普遍認為，珍珠是由兩種礦物相文石和方解石組成的，這些石頭都是研究海洋珍珠的結果。杭云明首次對湖北鄂州淡水珍珠進行寶石學特征研究,結果并未發(fā)現前人所述的方解石,除了主要為霰石(文石)外,根據X射線粉晶衍射計算機檢索,首次提出了淡水珍珠中有少量球方解石(vaterite)和石灰的概念。關于vaterite,杭云明既無顯微鏡下證據,又無X射線粉晶衍射的主要譜線數據,所以該結論應為一種假設。球文石很少在自然界中產出,通常在實驗室合成,其礦物學資料一般為合成球文石數據,然而作者在研究浙江雷甸淡水珍珠礦物成分差異對珍珠質量的影響時,首次在淡水無光珠中發(fā)現了CaCO3的第三種同質多象體——球文石(Vaterite)。由于球文石微小且不穩(wěn)定,很難獲得其樣品,所以礦物學資料較少,有關淡水珍珠中球文石的資料尚屬空白?，F將球文石階段性的研究成果介紹如下。1金納米珠內特征浙江雷甸是我國優(yōu)質淡水珍珠產地之一,該地育珠母貝有三角帆蚌和皺紋冠蚌兩種,并以三角帆蚌為主。所產無核養(yǎng)殖珍珠色澤艷麗,質量聞名,具多種色調,有白色系、粉紅色系、紫色系、豆青色系及雜色系五個顏色系列。大多數珍珠光澤好,形態(tài)多為橢圓形,畸形、正圓少見;大小為4～8mm;比重2.60～2.76,隨著顏色的不同略有變化;折射率1.650;硬度(HM)3.84～3.92;具同心圈層結構,似年輪狀,由與表面同種顏色深淺相間的圈層組成,圈層厚0.5～2mm不等,大層中又含小層,中心有一個決定珍珠外形的囊狀體。在雷甸珍珠中還有部分珍珠圓度很好,但不具珍珠光澤,呈灰白色,瓷白色,白堊狀,瓷狀光澤,不透明,干澀、無潤感,從橫切面觀察,或通體無珍珠光澤,或外部圈層無光澤而內部有光澤,或大部分珠體無光而局部有光澤,統(tǒng)稱為無光珠,這種無光珠為球文石的主要載體。2不同結構的礦物成分周佩玲、孔蓓及杭云明分別在1993～1994年間對珍珠進行過鏡下研究,結果相似,均認為珍珠薄片在光學顯微鏡下結晶體極小,與碳酸鈣礦物性質相近,但極難判斷是碳酸鈣的哪種多形。筆者將雷甸淡水珍珠按質量優(yōu)劣分類制成光薄片在鏡下進行系統(tǒng)研究,結果發(fā)現優(yōu)質珠、無光珠的鏡下特征截然不同。優(yōu)質珠鏡下是均勻潔凈,無色或極淡的黃色,為致密的同心紋層結構,低倍鏡下分辨不出礦物顆粒大小,放大200倍后才能隱約見到極微小的礦物結晶集合體,大小約為0.3～0.5μm,細針狀微晶礦物平行紋層定向排列,閃突弱,高級白干涉色,低倍鏡下珍珠整體呈十字消光(圖1),高倍鏡下微晶礦物平行消光;錐光鏡下二軸晶干涉圖,定名為文石,含量約95%。無光珠鏡下整體較臟,黃褐色,混有較多的有機物,大圈層結構明顯,這是所有無光珠鏡下的共同特征。通體無光珠鏡下可歸納為兩種類型,一種因與黃褐色有機物相混無法分辨礦物;另一種礦物顆粒相對較大,清晰可辨,這種無光珠樣品極少,獲取不易,其礦物顆粒大小為3～15μm,有粒狀、放射狀、不規(guī)則狀,以礦物形狀明顯不同分層分布,閃突顯著,高級白干涉色、團塊狀消光(圖2)。根據該礦物與珍珠內文石、方解石明顯不同的突起程度、礦物形態(tài)、顆粒大小以及明顯的不同的消光特征,初步判斷不是碳酸鈣的文石、方解石同質多象變體,推測為碳酸鈣的另一種多形礦物。綜合現代測試手段微區(qū)紅外光譜分析、X射線粉晶衍射的研究結果證實為球文石,部分無光珠中有光澤部分特征與優(yōu)質珠相同,無光珠中球文石的含量隨無光珠的種類不同而不同。3球文石的光譜特征3.1紅外光譜分析珍珠的紅外光譜資料前人均是采用粉末制樣所得,由于所需樣品極少,而珍珠主要礦物為文石,故所測結果表現為除了珍珠內吸附水及有機物的特征譜線外,主要為文石譜線,其它類型碳酸鈣礦物紅外譜線或無或分辨不清。筆者首次對淡水珍珠采取光薄片制樣,在國家珠寶檢測中心采用美國Nicolet公司Magna-IR750型紅外顯微鏡對淡水珍珠選定微區(qū)組分進行紅外光譜特征研究,有效選擇測試樣品中的某一微區(qū),分別得光學顯微鏡下鑒定不出的各微小組分的紅外光譜圖,從而鑒別礦物,極容易地解決了珍珠在光學顯微鏡下鑒別不出是CaCO3哪種多形的難題。反射條件下,對顯微鏡下顆粒明顯可辨,無法確切定名的通體無光珠,從中心到邊緣進行系列微區(qū)紅外光譜測試,結果列于表1,圖3。從圖4可知方解石ν1為非紅外活性,沒有紅外譜帶,ν3帶寬,吸收最強,ν2為一個窄而銳的中等譜帶,ν4為一個弱的銳帶;文石與方解石明顯不同的是ν1有譜帶出現,為呈弱的銳帶,ν4帶分裂為兩個弱的銳帶,ν3、ν2帶發(fā)生位移;球文石最顯著的特征是ν3進一步分裂,ν4分裂向右位移,波數為750cm-1,所測樣品(圖3)與前人所測方解石、文石的紅外光譜結果明顯不同,只是ν4出現兩個峰,其它波數略有位移,這可能是珍珠內部文石某種元素類質同象所致,有待進一步研究證實。3.2淡水無光珠的衍射結果對球文石載體無光淡水珍珠進行X射線粉晶衍射分析。實驗條件是采用SIEMENSD500型衍射儀,CuKα靶電壓35kV,電流30mA,連續(xù)掃描,掃描速度2°/min。因為無光珠有通體無光珠,又有外觀無光而內部有光澤的品種,所以粉末樣是混合樣的可能性極大,無光珠分析結果列于表2。根據表2,與標準球文石、文石、方解石的衍射數據(d-I值)對比可知,無光珠中既有文石譜線,又有球文石譜線。淡水無光珠中含有海水珍珠及優(yōu)質珠中不曾有的礦物相——球文石,標準球文石的幾個主峰d值為0.3571,0.3289,0.2732,0.2061,0.1855,0.1821,0.1644,0.1477nm在測試樣品中均有發(fā)現,表現為0.3533,0.3266,0.2733,0.2057,0.1850,0.1811,0.1641,0.1473nm,與文石相比,球文石獨具的峰0.3571,0.2732,0.2061,0.1644nm,在樣品測試結果中相應表現為0.3553,0.2723,0.2057,0.1641nm,極其吻合。值得指出的是無機文石d值為0.3396nm的最強峰在珍珠衍射譜中表現為次強峰,而有機文石的最強峰d值為0.2700nm,表明珍珠中有機文石還是與自然界中無機文石有所不同。4淡水無光珍珠球文石的紅外光譜特征(1)雷甸淡水無光珠中有球文石礦物相存在,但并不是所有的無光珠中都能發(fā)現,樣品極難獲取。球文石以顆粒為幾個至十幾個微米級的粒狀、放射狀、不規(guī)則狀的形態(tài)存在。閃突極其顯著、高級白干涉色,團塊狀消光。球文石的存在是影響淡水珍珠質量的關鍵內在因素之一,其含量越高,珍珠質量越差。(2)淡水無光珍珠內球文石X射線粉晶衍射由強至弱5個主峰的d值依