朱砂及其仿制品鉴别

朱红伟,程佑法,山广祺

(1.国家黄金钻石制品质量监督检验中心,山东省计量检测重点实验室,济南 250014; 2.山东省社会公正计量行,济南 250014)

朱砂及其仿制品鉴别

朱红伟1,2,程佑法1,山广祺1,2

(1.国家黄金钻石制品质量监督检验中心,山东省计量检测重点实验室,济南 250014; 2.山东省社会公正计量行,济南 250014)

对珠宝市场上出现的朱砂及其仿制品进行密度、宝石显微镜、紫外荧光、红外光谱、X荧光能谱测试,结果表明：天然朱砂饰品主要成分为HgS,粒状结构,金刚光泽,具有特征的346cm-1红外吸收峰,在紫外灯下无荧光反应。再造朱砂是利用朱砂的碎块与有机胶混合制成的,紫外灯下呈暗红色荧光,红外吸收光谱显示朱砂的346 cm-1吸收峰,并且具有有机胶3060 cm-1、2960 cm-1、2925 cm-1、2860 cm-1、1606 cm-1、1505 cm-1、1382 cm-1吸收峰。仿制品并不含有朱砂的成分,主要是利用有机胶混合重晶石和方解石粉末制作而成,在紫外灯下呈亮红色荧光,红外光谱显示有机胶、重晶石和方解石的特征吸收峰,X荧光能谱仪测试主要含有S、Ba、Ca。

朱砂;鉴别;红外光谱

朱砂又称辰砂,具有独特的红色,并具有安神、镇静、驱邪、保平安、转运纳福等功效而受到人们的喜爱。目前珠宝市场上随处可见大量的“朱砂”饰品销售。然而这些朱砂饰品的价格又大不相同,贵的要四五十元一克,便宜的二三元十克。

天然朱砂化学成分为HgS,三方晶系,集合体呈致密块状,不规则粒状。常呈暗红、深红、浅红色,金刚光泽,半透明,硬度2～2.5,相对密度8.0～8.2,具有一组完全解理[1]。在珠宝市场,由于朱砂硬度较低,天然朱砂的饰品很少出现。孙麟[2]等对朱砂的仿制品进行了测试研究,仿制品中不含有朱砂的成分。任慧聪[3]等研究结果表明人工朱砂是朱砂粉和重晶石、方解石混合而成的。而对于天然朱砂及其仿制品的综合研究资料并未有相关报道,笔者为研究天然朱砂及其仿制品的鉴定特征,从生产朱砂饰品的厂家采购了3种具有代表性的样品进行测试。

1 外观特征

样品1为平安扣,暗红色,微透明,具有金刚光泽,硬度在2左右,刻画时有粉末脱落。样品2号为一条手链,深红色,玻璃光泽,颜色均匀,表面光滑,硬度在2左右,刻画时没有粉末脱落。样品3为雕刻珠子,红色,颜色均匀,弱玻璃光泽,整体完美,硬度在2左右,刻画时没有粉末脱落。(图1)

图1 测试样品Fig.1 Tested samples

2 测试方法与分析

2.1 密度分析

采用静水称重法测试样品的密度,结果显示:1号样品密度为7.95g/cm3,2号样品密度为4.55 g/ cm3,3号样品密度为1.92 g/cm3。天然朱砂的密度为8.0～8.2 g/cm3,由此可见,1号样品的密度与天然朱砂密度相一致,2、3号样品的密度均低于天然朱砂的密度。

2.2 放大观察

在宝石显微镜下仔细观察样品发现,样品1表面较光滑,可见细微的龟裂纹,呈金刚光泽,粒状结构(图2a、b)。样品2表面具有明显的沙粒感,颜色分布整体均匀。随机选取一粒将其切开发现,样品2的内部存在暗红色、金刚光泽、角砾状的颗粒,与红色基体的分界清晰,硬度在2左右,刻画时有粉末脱落(图2c、d、e)。样品3表面具有明显的粗糙感,红色分布均匀,将其切开发现,内外均有均匀的红色,分布均匀(图2f、g)。由此可见,样品1为朱砂。样品2为再造朱砂,是利用朱砂的碎块与有机胶混合制作而成的首饰,因有胶体加入使其密度降低。样品3为人工仿制品。

图2 样品的放大观察特征Fig.2 Characteristics of the samples under microscope

2.3 紫外荧光分析

在紫外灯下观察样品发现,样品1无荧光反应(图3a),样品2在长波紫外线下有暗红色荧光(图3b),样品3在长波紫外线下有亮红色荧光(图3c)。样品2和3的荧光反应都应该是胶体存在的原因。

2.4 红外光谱分析

实验采用德国BUKER TENSOR 27型傅里叶变换红外光谱仪,采用KBr粉末压片透射法对样品的红外吸收光谱进行分析,测试条件:室温25oC,相对湿度35%,分辨率为4 cm-1,扫描次数为64次,测量范围为300～4000 cm-1。

图3 样品荧光特征Fig.3 Characteristics of the samples under fluorescence

图4 样品的红外吸收光谱Fig.4Infrared spectra of the samples

测试结果显示,样品1的红外吸收光谱特征与天然朱砂的红外吸收光谱特征相符,具有346cm-1的特征吸收峰(图4a)。样品2除了具有346 cm-1的朱砂特征吸收峰外,同时具有有机胶体的特征吸收峰3060 cm-1、2960 cm-1、2925 cm-1、2860 cm-1、1606 cm-1、1505 cm-1、1382 cm-1,进一步证实样品2为再造朱砂(图4b)。样品3的红外光谱中未出现朱砂的346 cm-1的特征吸收峰,说明样品3中并不含有朱砂。但样品3中明显具有有机胶的吸收峰3060 cm-1、2959 cm-1、280 cm-1、1730 cm-1,此外样品3中还含有重晶石和方解石[4]。重晶石的红外特征吸收峰为1180 cm-1、1120 cm-1、1084 cm-1、634 cm-1、613 cm-1,方解石的红外特征吸收峰为1448 cm-1、878 cm-1(图4c)。从红外光谱的测试情况也可以看出,样品1、2、3的成分差别造成密度的差别,进一步说明与密度测试结果的一致性。

2.5 X荧光能谱分析

采用Thermo Quan X EC型能谱仪测试。测试条件:铑靶,电压20 k V,电流为仪器自动控制,在真空状态下选择无滤片进行测试。元素定性借助仪器软件自动寻峰功能和手动寻峰功能相结合的方式进行标注。

测试样品1、2、3时电流分别自动调整为0.02、0.08、0.04m A。样品1和2主要含有S和Hg元素,样品3未检测到Hg元素,对样品3中的自动寻峰的Ti进行手动寻峰校正,应该为Ba元素。样品3中含有大量的Ba,并还含有Ca(图5)。结果说明,样品1和2含有朱砂,而样品3中不含有朱砂。测试的结果与红外光谱分析结果相一致。

图5 样品的X荧光能谱Fig.5 X-ray fluorescence spectra of the samples

3 结 语

(1)测试结果显示:样品1为天然朱砂饰品,样品2为再造朱砂饰品,样品3为朱砂的仿制品。天然朱砂具有金刚光泽,粒状结构,刻画时有粉末脱落,再造朱砂和仿制品没有此特征。

(2)利用密度法可以有效地鉴定天然朱砂饰品,再造朱砂、朱砂仿制品的密度明显低于8.0 g/cm3。

(3)利用宝石显微镜观察天然朱砂具有粒状结构,颜色均匀,表面可见龟裂纹,刻画有粉末脱落。再造朱砂内部可见朱砂颗粒,呈暗红色,金刚光泽,角砾状。朱砂仿制品整体颜色均匀,刻画无粉末脱落。在长波紫外灯下,天然朱砂没有荧光反应,再造朱砂具有暗红色荧光,仿制品具有亮红色荧光。

(4)利用红外光谱,X荧光能谱可以有效地确定饰品中是否含有朱砂和有机胶。

[1] 张蓓莉.系统宝石学[M].北京:地质出版社,2006.

[2] 孙麟,杨明星,杜彬彬,等.一种商业名为“朱砂”首饰材料的鉴定特征[J].宝石和宝石学杂志.2014(4):54-60.

[3] 任慧聪,于方,王时麒,等.人造”朱砂”的鉴定特征.岩石矿物学杂志.2014(S2):161-164.

[4] 凌潇潇,王时麒,吴瑞华.一种仿孔雀石材料的宝石学特征研究[J].宝石和宝石学杂志,2008.10(3):27-30.

Identification of Cinnabar and Its Imitation

ZHU Hong-wei1,2,CHENG You-fa1,SHAN Guang-qi1,2
(1.National Gold&Diamond Testing Center,Key Laboratory for Metrology and Measurement of Shandong Provincial,Jinan,China 250014; 2.Shandong Provincial Metrological Industry of Social Justice,Jinan,China 250014)

Cinnabar and its imitation on the market has been tested by density,gem microscopes,ultraviolet fluorescence,infrared spectroscopy and X-ray fluorescence spectroscopy and the result shows that the natural cinnabar consists mainly of HgS and presents granular structure,adamantine luster and a characteristic infrared absorption peak of 346cm-1and has no fluorescence reaction under ultraviolet light.Reengineering cinnabar is manufactured by mixing cinnabar fragments with organic adhesive,which presents kermesinus fluorescence under ultraviolet light.346 cm-1absorption peak of cinnabar as well as 3060 cm-1,2960cm-1,2925cm-1,2860cm-1,1606cm-1,1505cm-1,1382cm-1absorption peak of organic glue can be observed under infrared absorption spectra.The imitation is a combination of barite and calcite powder by organic adhesive without any cinnabar constituent.It presents a bright red fluorescence under ultraviolet light.Characteristic infrared absorption peaks of organic adhesive,barite and calcite can be observed under infrared absorption spectra.X fluorescence spectrometer shows that it consists mainly of S, Ba and Ca.

cinnabar;identification;infrared spectroscopy

TS933

A

1673-1433(2017)01-0059-05

2016-09-20

朱红伟(1982-),男,本科,工程师,主要从事珠宝玉石鉴定和教学。

朱红伟,程佑法,山广祺.朱砂及其仿制品鉴别[J].超硬材料工程,2017,29(1):59-63.